淺析減震支撐結構在廠房縱向框架抗震中的受力性能分析及應用

摘 要:針對大型廠房縱向框架結構中減震支撐結構研究和應用較少的現狀，本論文在分析了減震支撐結構應用現狀的基礎上，重點探討理論減震支撐結構在廠房縱向框架抗震中的應用，從減震支撐結構的受力性能和設計施工應用兩個角度詳細探討減震支撐結構在廠房縱向框架結構抗震中的應用，對于進一步提高減震支撐結構的性能設計與應用水平具有一定的借鑒意義。

關鍵詞:減震設計支撐結構縱向框架

中圖分類號:TU352文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)-0029-01

1 引言

本文主要針對廠房縱向框架結構，對減震支撐結構在其中的應用以及減震受力性能進行分析研究，以期為這類結構的抗震設計提供必要的理論依據，并以此和廣大同行分享。

2 減震結構在建筑抗震設計中的應用現狀

傳統的抗震結構是通過增強結構自身的強度和剛度，來提高結構的抗震能力和減少結構在地震作用下的水平位移，耗散地震能量，以滿足結構抗震設防標準，做到“小震不壞、中震可修、大震不倒”。結構體系通過結構及承重構件的塑性變形和損傷，來耗散地震能量，故不可避免地會給結構構件出現不同程度的損傷，甚至倒塌，是一種被動消極的抗震方法，是不合理也是不安全的。由于人們尚不能準確地估計結構未來可能遭遇的地震災害作用的強度和特性，按傳統方法設計的結構不具備自我調節能力，因此在地震作用下，結構很可能不能滿足安全性的要求，從而產生嚴重破壞或倒塌，造成重大的經濟損失和人員傷亡。

結構消能減震技術是一種新的主動控制的抗震防災技術，在采用消能減震技術的結構體系中，結構的某些構件被設計成具有較大耗能能力的特殊元件—阻尼器，小風小震時，結構本身具有足夠的側向剛度以滿足使用要求，結構處于彈性狀態;大震大風時，隨著結構側向變形的增大，阻尼器率先進入非彈性狀態，產生較大的阻尼，集中的耗散結構的地震和風震能量，迅速衰減結構的振動反應，從而避免或減小主體結構的損傷。

3 減震支撐結構在廠房縱向框架抗震中的應用

3.1 減震支撐結構在縱向框架結構中的受力性能分析

事實上，減震支撐模型結構減震支撐所抵抗的剪力比例隨層的不同而變化規律可以分成三階段討論:

(1)第一階段，減震支撐模型結構在水平荷載較小時，隨著結構樓層的增加，減震支撐承受的層間剪力逐漸減小，即減震支撐承受的層間剪力隨結構高度的增加所占總剪力的比例在減小。這主要是因為框架結構的變形特點是剪切型變形，即上部的層間變形較小，下部的層間變形較大，而減震支撐在水平荷載較小時，鉛擠壓型減震器尚未屈服剛度很大，由減震器和減震支撐串聯而成的二力桿單元的剛度大(接近于普通抗震支撐)，這樣安裝有支撐的跨的受力變形特點類似于剪力墻結構，其變形特點為彎曲型變形，上部的層間變形較大而下部的層間變形較小。

(2)第二階段，隨著水平荷載的增大，第一層、第二層和第三層的減震器逐一屈服，減震器的剛度降低很多，由減震器和減震支撐串聯而成的二力桿單元的剛度相應地下降幅度較大每一層的支撐承受的層間剪力有所下降，又由于第三層的減震器的屈服并非同時，先是底層(第一層)的減震器屈服于是底層支撐承擔的剪力的百分比變成最小，而后第二層的減震器屈服從而第二層支撐承擔的剪力的百分比變成最小，再后第三層的減震器屈服，第三層支撐承擔的剪力的百分比變成最小。

(3)第三階段，底層減震支撐屈服，減震支撐承擔的剪力進一步降低。由減震支撐模型結構段減震支撐所抵抗的剪力比例隨加載階不同而變化，可以分析該結構的內力分布和轉移規律，現在，首先討論該結構底層的內力分布和轉移規律:荷載較小時，減震支撐承擔了大部分的層間剪力，并且變化不大，這是因為此時結構處于彈性階段各構件剛度變化不大，而且減震支撐抗側剛度較框架梁柱大得多;隨著荷載逐漸增大，底層減震器發生屈服支撐整體剛度下降較大，造成剛度有小幅度的下降，但比較減震支撐的剛度降低小得多，故減震支撐承擔的剪力比例下降，這樣在框架和減震支撐之間就出現了所謂的內力重分布現象。

3.2 減震支撐結構在縱向框架結構抗震中的應用

減震支撐結構一般在專業工廠加工完成，再運送到施工現場進行吊裝，然后固定連接。減震支撐結構剛度、強度易于控制，便于結構設計和優化，其在縱向框架結構抗震設計中的優化應用主要從以下三個方面入手實施:

(1)選材

由于減震支撐結構外套管設計上不會發生屈服，選擇材料重點放在內芯，其材料性能對減震支撐結構的性能影響最大。一般內芯要求支撐在反復荷載作用下屈服，因此需使用較好的中等屈服強度的鋼材或低強度鋼材，有時也使用高強度低合金鋼材，這對縱向框架的設計可靠性非常重要。

(2)加工制作

①放樣、號料和切割 放樣工作包括核對圖紙的安裝尺寸和孔距;以1:1的大樣放出節點;核對各部分的尺寸;制作樣板和樣桿作為下料彎制、銑、刨、制孔等加工的依據。②焊接與矯正 在加工成型過程中，由于操作和工藝原因會引起成型件變形;構件在連接過程中會存在焊接變形等。因此，必需對鋼結構進行矯正，以保證鋼結構制作和安裝質量。鋼材的矯正方式主要有矯直、矯平、矯形三種。③邊緣和孔加工 減震支撐結構表面要求光潔無毛刺，特別是內芯邊角部位、焊縫坡扣及螺栓連接孔等部位一般需要進一步加工。④表面處理 表面處理主要是指對使用高強度螺栓連接時接觸面的鋼材表面進行加工，即采用砂輪、噴砂等方法對摩擦面的飛邊、毛刺、焊疤等進行打磨。⑤檢查和組裝 組裝順序應根據結構形式、焊接方法和焊接順序等因素確定;構件的隱蔽部位應焊接、涂裝，并經檢查合格后方可封閉，完全封閉的構件內表面可不涂裝。支撐經檢驗合格，可以進行整體組裝。

(3)施工工藝

目前，鋼結構吊裝多采用綜合吊裝法，其吊裝順序一般是:平面內從中間的一個節間開始，以一個節間的柱網為吊裝單元，先吊裝柱，后吊裝梁，然后往四周擴張垂直方向由下向上，組成穩定結構后，分層安裝次要構件，這樣有利于消除安裝誤差累積和焊接變形，使誤差減低到最少限度。減震支撐結構不但可以和其他構件預拼組合吊裝，作為獨立的結構構件還可以單獨進行吊裝，并逐個逐層的安裝就位。減震支撐結構的安裝一般應在梁、柱已經就位的前提下進行吊裝，其安裝工藝工程為:綁扎→起吊→就位→臨時固定→校正→最后固定。

4結語

本文通過對大型廠房鋼筋混凝土結構主廠房縱向框架——抗震支撐(減震支撐)結構所進行的受力性能分析和設計應用探討，探討了這類結構的抗震性能等問題。對于減震支撐結構的設計，應使框架的剛度和減震支撐的剛度沿著結構高度的分布比較均勻，減震器和減震支撐的性能與結構的性能相匹配，以便實現抗震性能更為優越的目的。

參考文獻

[1]常寧，曾坷，李浩.輕鋼結構體系在房屋加層改造中的應用[J].西北建筑與建材，2003，(99):7.

[2]徐磊，袁勇.鋼筋混凝土框架加層結構地震反應分析[J].工程抗震與加固改造，2005，27(2): 46-47.