次框架支撑对巨型框架结构的影响.pdf

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1、次框架支撑对巨型框架结构的影响詹淼(合肥工业大学建筑设计研究院，安徽合肥230009)摘要：采用大型有限元软件ANSYS对三种不同次结构支撑方案的巨型框架模型进行了弹塑性时程分析对比。计算结果表明，增加次框架支撑的巨型框架结构的楼层位移，层间相对位移显著减小，说明增加次框架支撑能明显增加巨型框架的耗能能力，降低结构的地震反应。关键词：巨型框架结构；ANSYS软件；弹塑性时程分析中图分类号：TU973．2文献标识码：A文章编号：1672—401112012)06—0053—02Theimpactofincreasingthesupportofhypo—-frametoMega—-

2、framestructureZHANMiao(胛urinstituteofArchitectural如劬，Hefei230009，China)Abstract：UsingtheANSYSfiniteelementsoftware，itwasconductedaNonlineard，mamictimehistoryanalysisofthreeplaIlSofdifferentkindsofsupportofhypo—frame．Theresultsshowthatfloordisplacement，relativedisplacementbetweenlay—el'8ofmeg

3、a——framewhichin—creasedthesupportofhypo——framedecreasedsignificantly，indicatingincreasedsupportofhypo—frameCansignificantlyincreasetheenergydissipationcapacityofmega—frametoreducetheseismicresponse．Keywords：mega—frame—corewallstructures；ANSYSsoftware；Nonlineardynamicanalysis0前言巨型结构体系中的钢筋混凝土巨

4、型框架结构作为一种新型的结构形式，其特点：黾由主次两级结构组成，它不但传力明确、整体性好、空间划分更自由灵活，并且还可以减少材料用量，充分发挥材料和结构性能，降低工程造价。因此，开展巨型框架结构体系的研究，有其重要的理论价值和实际意义。国际通用有限元软件ANSYS提供了上百种单元类型，并具有强大的前处理和后处理功能，为巨型结构的数值模拟提供了方便。1结构模型巨型框架模型为框架简体混凝土结构，总高度201m，55层。普通框架层高3600mill，巨型层层高4200mm，第11、22、33、44及55层为巨型层，共55层，总高度(4．2+36)×5=201m，高宽比为5．58。两端

5、设7800×7200(mm)的简体巨型柱，各筒四角设有方钢管柱，巨型柱在巨型层上下楼层处钢骨梁穿过简体。巨型层上下楼板处设交叉钢骨梁，节点处设方镶：管柱，并设柱间双向交叉支撑。结构重要系数为1．1，7度设防，Ⅱ类场地，第一设计分组。在结构有限元建模中，结构底柱边界条件按下端刚接处理。主框架柱、梁和次框架柱、梁等构件均采用平面梁单元(Beaml88)进行模拟，楼板和筒体剪力墙按壳单元(shelll81)进行模拟。为了研究不同子框架支撑对巨型结构的影响，设定三种方案来进行对比研究，方案1：不加支撑；方案2：在边上加叉形支撑；方案3：在中间加叉形支撑。有限元模型如图1所示。由于钢、混

6、凝土是两种不同材料，所以采用ANSYS梁单元自定义截面的方法建模，如图2所示。混凝土的应力一应变关系采用《混凝土结构设计规范(GB50010—2002)>中的混凝土受压的本构关系，钢材Q235钢的本构关系采用的是理想弹塑性模型，钢材的屈服应力取210N／mm2。【aJ方案1(b)方案2(t】方案3圈1三种不同次框架支撑的有限元模型馥歹过全2l、h22㈡ZV‘小2t2卟

7、’噶2猡≤歹(a)钢骨混凝土自定义莱截面(b)钢管混凝土自定义粱藏面图2钢一混凝土组合截面网格划分2地震波选择在动力分析中应用得较多的是典型的地震记录。因为不同地震波的性质是很不相同的，采用不同的地震记录对同一建

8、筑物进行动力分析，即使记录的最大加速度相同，其反应结果也相差很远。因此，应根据建筑结构的特性、场地土的情况等因素加以选择。本文选用El—Centro，其加速度峰值分别为341．79al，持时lOs，其加速度时程曲线如图3所示。400300目200誊10：晏一100—200—300300’时间／0．02s图3lOs的El—Centro波加速度时程曲线3阻尼取值阻尼用来描述结构在振动过程中能量的耗散方式。AN—SYS程序可以指定以下五种形式的阻尼：瑞利阻尼、和材料相关的阻尼、恒定阻尼比、振型阻尼