内嵌墙板钢框架抗震性能分析.pdf

《内嵌墙板钢框架抗震性能分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、72低温建筑技术2013年第6期(总第180期)内嵌墙板钢框架抗震性能分析杨晓杰，房明，孙建运，高松召。，金晓飞(1．中国建筑股份有限公司技术中心．北京101300；2．哈尔滨工业大学，哈尔滨150090；3．中冶焦耐【大连)工程技术有限公司。辽宁鞍山114001】【摘要】以6层钢结构住宅为例，对比分析了空框架与内嵌墙板框架的自振特性，提出了考虑内嵌墙板作用的多层钢框架的自振周期计算公式。选取7条地震记录，对空框架及内嵌墙板钢框架进行了不同设防烈度下的弹塑性时程分析，对比了两者结构顶层加速度时程、层间位移角等特征响应。统计结果表明：内嵌墙板对整体钢框架结构的抗侧刚度有较大贡献，在工程设

2、计中应考虑内嵌墙板的作用，并可有效提高结构的安全性和经济性。【关键词】钢结构住宅；内嵌墙板；自振周期；抗侧刚度【中图分类号】TU391【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)06—0072—04内嵌墙板钢框架结构的应用十分广泛，但在传统的结W=0．6hcos0(0．204L／标一0．25)(1)构设计过程中并未考虑内嵌墙板的抗侧作用。研究表明内可通过调整多杆模型中材料的密度实现墙板均布质量嵌围护墙板作为非结构构件，对结构整体的工作性能有很的等效，活荷载据《建筑抗震设计规范》的相关规定换算大影响，对结构的抗侧刚度及承载力有很大提高“】，因此为楼板质量。有必要对考虑内嵌墙

3、板作用的钢框架结构的抗震性能进行(2)模态分析。利用ANSYS对模型进行模态分析，研究，而且在整体结构分析如何利用简化模型准确模拟内得到结构的自振周期和振型。模型的前5阶振型和周期如嵌墙板的作用也是值得重点研究的理论问题。为此本文基表1所示。于ANSYS软件，结合内嵌墙板等效斜杆模型]，针对典型住宅采用的框架结构体系进行系统分析，重点考察考虑内表1空钢框架与内嵌墙板钢框架自振特性对比嵌墙板作用的钢框架结构抗震性能。结构类型振型阶次频~g．／Hz周期／s振型特征1典型钢框架住宅算例设计算例为一个典型户型的6层钢框架结构，y向6跨，柱网间距4．2m，X向2跨，柱网间距5．1m，层高3m。楼

4、板采用压型钢板组合楼板，围护结构采用ALC预制墙板。梁、柱均采用Q235B的热轧H型钢，柱脚与基础刚接。各层楼面活荷载标准值取2．0kN／m2，不上人屋面活荷载标准值为0．5kN／m~，其余活荷载情况按相关规定p选取。在框架梁上施加6．9kN／m的均布线荷载以考虑围护墙板的重力作用。采用MIDAS对构件截面进行设计后，梁、柱截面分别为HN300×150X6．5X9和HW300X300X10X15。2基于等效多杆模型的钢框架模态分析(1)模型的建立。采用有限元软件ANSYS按空框架从表中可以看出，空框架和内嵌墙板框架结构自振特性和向完全填充墙板两种情况建立空间分析模型，其中梁、有以下特点

5、：①内嵌墙板框架和空框架的前四阶振型相同。柱采用Beam一189单元，楼板采用Shell一181单元，等效多杆②空框架的第五阶振型是沿方向的二阶平动，而内嵌墙板采用Link-8单元，模型如图1、图2所示。框架的第五阶振型是沿y方向的三阶平动，其沿方向的二阶平动出现较晚，说明内嵌围护墙板增大了结构沿方向的刚度；③两类结构的整体扭转均在第三阶振型出现，说明结构的抗扭性能较好，结构的刚度分布比较均匀。一从表中还可看出，内嵌围护墙板框架的各阶自振周期均比空框架小(最大可差0．6倍左右)，即内嵌墙板对整体图1空框架模型图2多杆模型结构的刚度贡献较大。而《钢结构住宅设计规范》第模型中的内嵌墙板用等

6、效多杆模型模拟，截面高度取8．3．6条规定的考虑非结构构件影响的调整系数为0．7～墙板厚度，截面宽度按照式(1)计算。1．0。因此规范关于内嵌墙板对结构抗侧刚度提高程度的杨晓杰等：内嵌墙板钢框架抗震性能分析73考虑偏于保守。以8度为例，空框架及内嵌墙板钢框架各层层间位移角(3)考虑内嵌墙板作用的多层钢框架自振周期估算。在7条地震波作用下的平均值及最大值如表4所示。以EL《高层民用建筑钢结构技术规程》。‘建议按照经验公式(2)Centro地震动作用为例，空框架和内嵌墙板钢框架结构的底估算高层钢结构自振周期：层及顶层位移时程分别如图3所示。T=0．In(2)图4、图5分别为6、8度地震作用

7、下结构的层间位移及式中，n为建筑物层数(不包括地下部分)。层间位移角。由图可知，空框架结构的最大层间位移角已按经验公式(2)估算的上述6层内嵌墙板多层钢框架接近规范规定的限值，而考虑内嵌墙板作用的钢框架结构结构的自振周期为0．60s，由ANSYS计算的相应自振周期为的层间位移和层问位移角明显小于空钢框架。0．564s，数值较接近。20o为进一步验证经验公式对内嵌墙板多层钢框架结构自振周期估算的适用性，用MIDAS设计另一组钢框架结构算目100吕