防屈曲耗能支撑在钢筋混凝土框架结构中的耗能减震分析

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1、四川建筑科学研究第４０卷第２期１８４ＳｉｃｈｕａｎＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ２０１４年４月防屈曲耗能支撑在钢筋混凝土框架结构中的耗能减震分析１，２１冯曼，王泽军（１．西安建筑科技大学，陕西西安７１００５５；２．陕西建筑设计研究院有限责任公司，陕西西安７１００１８）摘要：以西安某５层框架为例，在适当部位布置防屈曲耗能支撑后，利用ＳＡＰ２０００有限元软件对设有防屈曲耗能支撑的钢筋混凝土框架结构进行耗能减震性能分析，以此说明防屈曲耗能支撑———框架结构在高烈度区的优势。关键词：防屈曲耗能支撑；钢筋混凝土框架结构；耗能减震中图分类号：ＴＵ３７５４文献

2、标志码：Ｂ文章编号：１００８－１９３３（２０１４）０２－１８４－０２０引言防屈曲耗能支撑（ＢｕｃｋｌｉｎｇＲｅｓｔｒａｉｎｅｄＢｒａｃｅ，简称ＢＲＢ）又称屈曲约束支撑（ｂｕｃｋｌｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｅｄｂｒａｃｅｓ）、无粘结支撑（ｕｎｂｏｎｄｅｄｂｒａｃｅｓ）等，是一种受拉受压均能达到屈服的支撑，且防屈曲支撑的滞回曲线比较饱满，其耗能能力远远超过普通支撑，构造如图１所示。防屈曲耗能支撑的优点在于，它能够在小震和设计风荷载作用下处于弹性状态，向主体结构提供足够的刚度，从而保证结构满足正常使用图１防屈曲耗能支撑的构成要求；在中震、大震及强震作用下，

3、耗能支撑率先进入耗能状态，产生较大的阻尼，耗散地震输入的大部层高５１５ｍ，其余层层高４９ｍ，结构东西向长１０４分能量，并迅速衰减结构的动力反应（位移、速度、［１］ｍ，南北向长２１６ｍ。根据规范相关条文，该工程加速度等），而主体结构不出现明显弹塑性，从而确设防烈度为８度，设计基本加速度为０２ｇ，设计地保其强震或强风作用下的安全性和正常使用性。震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，抗震等级为一１工程概况级。结构平面布置如图２所示。构件截面尺寸，ＫＬ：３００×６００、３５０×８００；ＫＺ：６００×６００；楼板厚１２０ｍｍ。该建筑为西安市某商场，为大跨度

4、钢筋混凝土其中一层混凝土强度等级为Ｃ４０，标准层为Ｃ３５。框架结构。结构共５层，总高度２４７５ｍ，其中首层图２结构平面２原有结构抗震性能分析及防屈曲收稿日期：２０１２１１２３耗能支撑布置方法作者简介：冯曼（１９８６－），女，硕士研究生，研究方向：高层结构设２．１结构建模计及抗震分析。Ｅ－ｍａｉｌ：５２６３０２４０７＠ｑｑ．ｃｏｍ结构采用ＳＡＰ２０００有限元计算软件建模，楼板２０１４Ｎｏ２冯曼，等：防屈曲耗能支撑在钢筋混凝土框架结构中的耗能减震分析１８５在其自身平面内采用刚性隔板假定，梁柱单元均采的第一自振周期之比为０７８，满足规范小于０

5、９的用线弹性单元模拟。要求。２．２防屈曲耗能支撑在ＳＡＰ２０００中的模拟图３所示为原有结构在反应谱工况下的层间位本文采用非线性连接单元模拟防屈曲耗能支移角。从图中可以看到，Ｘ向满足规范要求，而Ｙ向撑，不考虑支撑的质量和重量对结构的影响，因此该最大层间位移角出现在第２层，为１／３４４，除了第５项设置为０；对于其各局部坐标轴的旋转惯量，当支层，其他层也已经超出了规范规定的１／５５０的限值。撑的局部坐标都在支撑上则旋转惯量为０；有效刚度则为屈服承载力与屈服位移的比值；滞回模型选择Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ，即双线性滞回模型。防屈曲耗能支撑材料为ＢＬＹ１６０（软钢

6、Ｑ１６０），屈服承载力７００ｋＮ，极限承载力１９２０ｋＮ，数量２０个。２．３工况分析２．３．１反应谱分析图３规范标准反应谱工况下原有结构层间位移角当采用反应谱进行结构地震反应计算时，又称振型分解反应谱法。该建筑位于西安市，根据规［２］２．４防屈曲耗能支撑在框架结构中的布置范的相关规定，水平地震影响系数最大值αｍａｘ为［３］防屈曲耗能支撑的布置形式宜采用单斜形０１６，特征周期Ｔｇ为０３５。考虑振型阻尼引起的邻和Ｖ形（倒Ｖ形）布置，此外，支撑的布置方案存在近振型之间的静态耦合，故振型组合采用ＣＱＣ法；一定的局限性，即在结构内部不便设置支撑，故将支考

7、虑偶然偏心影响，结构整体阻尼取００５。撑布置在结构的边框架中。从图３可以看出，结构２．３．２反应谱分析结果在Ｙ向的层间位移较大，因此支撑沿Ｙ向布置。如根据反应谱分析结果，原有结构前三振型周期图４所示，阴影部分为防屈曲耗能支撑的平面布置，分别为２０７（Ｘ向平动）、２０８ｓ（Ｙ向平动）及１６２支撑布置为单斜形。（扭转），结构扭转为主的第一自振周期与平动为主图４防屈曲耗能支撑布置平面３．２时程分析结果３防屈曲耗能支撑的时程分析加入防屈曲耗能支撑之后的结构前三阶振型周３．１时程分析工况期分别为１６７（Ｘ向平动）、１５０ｓ（Ｙ向平动）及与反应谱分

8、析不同，时程分析是结构更真实的１３２（扭转），结构扭转为主的第一自振周期与平动动力分析。因此，采用时程分析法对防屈曲耗能