强震下K型偏心支撑钢框架的层剪力分布.pdf

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1、第28卷第2期苏州科技学院学报(工程技术版)Vo1．28No．22015年6月JournalofSuzhouUniversityofScienceandTechnology(EngineeringandTechnology)Jun．2015强震下K型偏心支撑钢框架的层剪力分布潘戈，一，顾强(1．苏州科技学院土木工程学院，江苏苏州215011；2．苏卅I工业园区设计研究院股份有限公司，江苏苏州215021)摘要：采用动力时程法对K型偏心支撑钢框架在不同地震水准下的层剪力分布进行了研究。分析了强震下结构的层剪力分

2、布规律：提出了适用于性态抗震设计的K型偏心支撑钢框架层剪力分布模式，给出了公式的拟合度。关键词：K型偏心支撑钢框架；弹塑性；动力时程分析；层剪力分布中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：1672—0679(2015)02—0021—05我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)t】对结构水平地震作用的计算采用的是底部剪力法和振型分解反应谱法，由这两种方法得到的层剪力分布是基于多遇地震弹性分析的静力分布，而在设防及罕遇地震作用下。应考虑结构进人弹塑性状态，且此时弹性分布形式与实际层剪力分布存在

3、一定差别，从而导致无法准确预测结构的变形和内力。K型偏心支撑钢框架结构为一种抗震性能良好的结构体系，具有较大的抗侧刚度、良好的延性及稳定的耗能能力。K型偏心支撑钢框架性态抗震设计需要依据弹塑性层剪力分布，若采用弹性侧向力分布设计K型偏心支撑钢框架结构，将大大限制其能力的发挥，造成结构剪切耗能段的屈服沿楼层分布不均匀，使过度的弹塑性变形集中在个别楼层，甚至会导致柱上产生塑性铰，也会导致在构件截面设计上过于保守，无法达到充分利用材料的目的。文中采用非线性时程分析法，输人多条天然地震波，对K型偏心支撑钢框架在多遇、

4、设防和罕遇地震作用下的层间剪力分布模式进行了计算和分析，提出了适用于性态抗震设计的K型偏心支撑钢框架层剪力分布模式1算例结构及分析方法算例结构位于8度抗震设防区，设计地震基本加速度为0．；场地类别为：Ⅱ类．设计地震分组为第一组；结构构件均采用Q235钢材。屋面恒载为一一一一一一一一一5．61kN／m2。活载为2．0kN／m，雪荷载为O．4kN／m，女儿墙荷载为19kN／m，楼面恒载为3．65kN／m，活载为2．0kN／m，外墙荷载为11．8kN／m。。I。T。T。T。]根据以上设计资料，按照《钢结构设计规范》

5、(GB50017—2003)嘲、《建筑抗震ll3900ll设计规范》(GB5001l一2010)Ⅲ、《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99—98)图13跨结构的平面图设计了l0层3跨、15层3跨、15层3跨变跨度(7．8nl变7．2m)、15层5跨、20层3跨共五种K型偏心支撑钢框架，确定了梁、柱、支撑截面及耗能梁段长度。}～一一一一一一_为便于对比分析，除15层3跨变跨度(7．2ITI跨度)结构外，其它结构的跨度均+一一jt一一为7．8m，各结构层高均为3．3m，耗能梁段长度均为0．8m。3跨和5跨结构

6、的：}：：：，平面布置如图1与图2所示，结构的平面分析模型见图3。自振周期如表1所一一一一一一1‰1蛐一一ft一一。示。采用SAP2000软件，对平面框架计算单元进行动力时程分析。由于结构的1a=干jaII，一j，一’水平地震作用全部由带支撑框架承担，故所选平面框架的质量源取整体结构的一半，按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)01重力荷载代表值规定：恒载图25跨结构的平面图【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】潘戈(1988一)，男，江苏

7、徐州人，硕士研究生。苏州科技学院学报(工程技术版)20l5／＼／＼／-＼／＼／l＼／＼／＼／＼／＼／l＼／＼【／＼_／＼／＼／-(a)10层3跨(b)15层5跨(c)15层3跨(d)15层3跨变跨度(e)20层3跨图3结构平面分析模型表1结构自振周期系数取1．O，活荷载和屋面雪荷载系数取0．5；多遇及设防地震下10层和15层结构阻尼比取o．04，20层结构取0．03；罕遇地震下，均取0．05。采用SAP2000默认的材料本构关系，应力一应变曲线如图4。考虑结构P_-△效应。耗能梁段两端采用剪切塑性铰考虑塑性，

8、铰的剪力与位移的关系参考文献[4】，框架梁两端采用软件默认的主弯矩铰(M3铰)，框架柱两端采用默认的轴力与两个弯矩耦合的PMM铰，支撑在杆件中央设置默认的轴力铰(P铰)。按照场地条件相同、特征周期接近、地震波的B谱值在结构自振周期附近及平台段与我国抗震规范13谱接近的方法选取地震动记录。最终对l0层3跨、15层5跨、15层3跨、20层3跨结构各选l0条地震波。对15层3跨变跨度结构选11条地震波，用