近场强震下单斜式中心支撑钢框架层剪力分布.pdf

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1、第28卷第1期苏州科技学院学报(工程技术版)Vo1．28No．12015年3月JournalofSuzhouUniversityofScienceandTechnology(EngineeringandTechnology)Mar．2015近场强震下单斜式中心支撑钢框架层剪力分布顾鑫全．顾强(苏州科技学院土木工程学院，江苏苏州215011)摘要：为了研究近场强震下单斜式中心支撑钢框架(DL-CBSF)的层剪力分布，设计了5个算例结构，采用弹塑性时程分析方法获得了结构在近场罕遇、设防地震下的层剪力分布，提出了DL—CBSF结构层剪力分布模式

2、，并分析了近场地震速度脉冲效应、地震波加速度幅值、结构层数、结构跨度、跨数对层剪力分布的影响。关键词：单斜式中心支撑钢框架；层剪力分布；近场地震中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：1672—0679(2015)01—0018—06现行抗震规范采用基于强度的弹性设计方法。其侧向力分布模式根据弹性结构的动力时程分析提出，与结构弹塑性状态下的侧向力分布模式有差异。Lee&Goelt】通过对抗弯钢框架的弹塑性时程分析提出了考虑结构周期影响的层剪力分布模式，用于钢框架结构的性态抗震设计。Chao＆Goelt2]对偏心支撑钢框架的层剪力分布

3、进行了分析，修正了Lee＆Goel表达式的相关参数，将Lee＆Goel模式的使用范围拓宽到偏心支撑钢框架结构。Chao＆Goel的层剪力分布模式虽可用于弹塑性范围，但其来源于远场地震波的时程分析，能否用于结构在近场强震下的层剪力分布，尚未见诸文献。为此，本文采用弹塑性动力时程分析方法对5个单斜式中心支撑钢框架(DL—CBSF)算例进行了分析，获取了DL—CBSF在近场罕遇、设防地震下的层剪力分布，提出了层剪力分布模式，为DL—CBSF结构基于性态的抗震设计提供依据。1已有的结构层剪力分布模式结构的层剪力可通过楼层惯性力计算获得．本节给出了

4、已有的部分层剪力分布模式。1．1弹性结构层剪力分布(1)《建筑抗震设计规范>(GB50011-2010)t31底部剪力法层剪力分布。文献【3】底部剪力法中的侧向力分布模式为Fi=Wihi]()·(1)(1)j=1△(2)式中，为第层侧向力；为结构第i楼层重量；h为第i层至地面的高度；为结构总水平地震作用标准值；A为结构顶部附加水平地震力；为顶部附加地震作用系数。(2)《建筑抗震设计规范)(GB50011-2010)振型分解反应谱法层剪力分布。文献【3]振型分解反应谱法中沿结构高度分布的侧向力为Fo．=aj3'~o-w(3)，v=∑J(4)

5、m=i[收稿日期】2014-03-18【基金项目】国家自然科学基金项目(51278320)[作者简介】顾鑫全(1989一)，男，江苏扬州人，硕士研究生。第1期顾鑫全，等：近场强震下单斜式中心支撑钢框架层剪力分布l9Vj=l3(5)式中，为结构第振型第i楼层的惯性力；V为结构第振型第i楼层的剪力；V为结构第i楼层剪力。1．2弹塑性结构层剪力分布Lee＆Goel[1l提出了弹塑性状态下抗弯钢框架的层剪力分布如下=V(6)n=+)()(d=ixT-O．；当i=n时，。=0)(7)=1／3i=V／Vn=(hj／Wh)(d=aTO．)(8)=1式中

6、，为层剪力分布系数；V、V分别为第i层及顶层的层剪力；为楼层水平惯性力分布系数；是与结构体系相关的影响系数，抗弯钢框架取0．5。Chao＆Goelr2]将Lee＆Goe1分布模式的参数a取O．75，使其适用于偏心支撑钢框架结构。2算例设计根据我国相关设计规范f3-6]的要求，采用PKPM、SAP2000软件设计了10层5跨(跨度6m)、15层5跨(跨度6m)、15层5跨(跨度7．2m)、15层6跨(跨度6in)、20层5跨(跨度6m)5个DL—CBSF结构算例；设防烈度为8度(0．3g)，U类场地，设计地震分组为第二组；材料为Q235钢，

7、梁柱为刚性连接，支撑两端为铰接连接；楼面恒／活荷载为5．0／2．0kN／m，屋面恒／活荷载为5．0／2．0kN／m2，雪荷载为0．4kN／m。结构平面布置见图1，立面见图2，构件截面尺寸见表1。在表1中。对于10层5跨、15层5跨、15层5跨(跨度7．2in)、20层5跨结构，柱l为A、F轴线柱，柱2为其它轴线柱：梁2是C—D轴间梁，梁1为其它轴间梁。对于15层6跨结构，柱1为A、G轴线柱，柱2为其它轴线柱：梁2为C—D、D—E轴间梁，梁1为其它轴间梁。——‘——}jI出■1抽》一女基1l∞c盯S品蚓目f}荽⋯【——．——l∞j1l{I裔

8、l睦耐l妊一书～f一案目珥1日品ll研llC旰ll}(a)10层5跨、15层5跨、2O层5跨(b)15层6跨(c)15层5跨(跨度7．2m)图l结构平面布置／＼＼／／＼＼／／＼／＼一／＼／＼＼