防屈曲支撐在框架剪力墻結(jié)構(gòu)上的設計及抗震性能研究

姜洋

[摘要]我國是一個多地震的國家，長久以來，建筑行業(yè)主要采用結(jié)構(gòu)抗震方式提高建筑抗震防災能力，這種方式在提高建筑抗震能力的同時，對建筑結(jié)構(gòu)造成一定的限制。隨著建筑功能的發(fā)展，結(jié)構(gòu)抗震方式難以適應新時期建筑工程施工技術要求。耗能減震技術開辟了抗震加固的新途徑。防屈曲耗能支撐技術作為一種新型的耗能減震技術，在國內(nèi)也已開始嘗試使用。本文的在一棟框架剪力墻建筑上設置防屈曲支撐體系。研究防屈曲支撐體系在框架剪力墻結(jié)構(gòu)上的剪減震性能。

[關鍵詞]框架剪力墻結(jié)構(gòu);防屈曲耗能支撐體系;耗能減震

文章編號：2095-4085（2019）03-0072-03

在一座框架剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑物上設置屈曲支撐體系。通過Etabs有限元分析軟件建立兩種不同的結(jié)構(gòu)模型，研究防屈曲支撐體系在框架剪力墻結(jié)構(gòu)上的剪減震性能。

1工程概況

本項目為福建省某工廠宿舍建筑項目，該項目采用鋼混框剪結(jié)構(gòu)，地上建筑共計17層，層高為3m，建筑總高度為51m，高寬比為3.75。建筑空間三維立體圖如圖1所示。本項目抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.1g，設計地震分組為第二組，項目現(xiàn)場場地類別為I類;場地特征周期為0.4s。基于項目實際情況，施工單位采用Etabs軟件進行建模。

2防屈曲支撐體系設計

2.1防屈曲支撐的布置

防屈曲支撐的布置原則在平面上盡量使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心重合，在立面上，應避免因局部的剛度削弱形成薄弱層，造成應力集中。對于建筑物建議彈性分析時防屈曲耗能支撐所承受的層剪力V，和層間總剪力V滿足Vb≥φV，對于框架結(jié)構(gòu)φ宜取0.4～0.6。本結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，可以適當?shù)臏p小，φ取0.3～0.6。通過計算，初步確定防屈曲支撐面積分別為1～6層：2940mm2，7～12層：2440mm2，13～18層：1960mm2。防屈曲支撐布置立面圖、三維立體圖如圖1所示。

2.2防屈曲支撐結(jié)構(gòu)的驗算

在多遇地震下的結(jié)構(gòu)的彈性變形和抗震承載力的驗算，在這個階段中防屈曲支撐不進入耗能狀態(tài)，所以只能提供剛度不提供阻尼，其驗算方法可以采用振型分解反應譜法。多遇地震下，為了結(jié)構(gòu)更加的合理，建議彈性分析時防屈曲耗能支撐所承受的層剪力V。和層間總剪力V滿足Vb≥?V，對于框架剪力墻結(jié)構(gòu)，?取0.3～0.6。X向間剪力見表1。

由表中可見，本設計的剪力比的范圍在0.32～0.51之間，符合剪力比在0.3～0.6之間的要求，所以滿足設計要求。

3原結(jié)構(gòu)、防屈曲支撐結(jié)構(gòu)地震反應對比

防屈曲耗能支撐具有較強的非線性，所以本節(jié)選用時程分析法對原結(jié)構(gòu)、防屈曲支撐結(jié)構(gòu)作對比分析。

3.1加速度反應分析

列原結(jié)構(gòu)、防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)在T種波下的的加速度峰值如表2所示。

小震作用下，防屈曲支撐結(jié)構(gòu)相比原結(jié)構(gòu)的頂層加速度稍有減小，最大減小幅度為8.00%;而在大震作用下，相比原結(jié)構(gòu)，防屈曲支撐結(jié)構(gòu)的加速度反應峰值最大減小了19.19%，可見防屈曲耗能支撐體系在大震作用下的耗散能量有所增加。

3.2基底剪力分析

列原結(jié)構(gòu)、隔震結(jié)構(gòu)、防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)在T種波下的的基底剪力值如表3所示。

在小震的作用下，建筑防屈曲耗能支撐體系的基底剪力略有提高，變化幅度為4.06%。此時，建筑防屈曲支撐沒有進入耗能狀態(tài)，因為沒有產(chǎn)生塑性變形，所以只能依靠提供剛度支撐而沒有提供阻尼支撐，相當于建筑項目結(jié)構(gòu)增強了側(cè)向支撐。通過分析建筑剛度及反應譜曲線情況，當建筑剛度增大時，自振周期縮短，而反應在地震反應譜曲線中，而對于長周期運營的建筑來說，周期縮短意味著震影響系數(shù)a增大，表現(xiàn)為建筑地震反應增大，而當剛度增大時，建筑層間相對位移減小，其耗散能量自然下降，因此，在小震的作用下，建筑防屈曲支撐結(jié)構(gòu)基底剪力咯有提高是合理的。

在大震的作用下，較原結(jié)構(gòu)而言，新增加防屈曲耗能支撐體系能夠有效耗散地震給建筑造成的影響，經(jīng)計算研究，結(jié)構(gòu)的基底剪力最大降低23.21%的地震作用力，隨著產(chǎn)生的是支撐體系的耗散能量有所上升。

4結(jié)論

本文通過對加人防屈曲支撐結(jié)構(gòu)和原結(jié)構(gòu)建筑地震反應進行對比研究，得出結(jié)論如下，在框剪結(jié)構(gòu)上，防屈曲耗能支撐體系耗能能力顯著。小震的作用下，防屈曲支撐不進入耗能狀態(tài)，只能提供剛度而不提供阻尼作用，相當于在原結(jié)構(gòu)上增加了側(cè)向支撐，而在大震的作用下，防屈曲耗能支撐體系發(fā)揮了阻尼減震作用，在未進入非彈性階段時先耗散了地震能量，具有良好的抗震防災作用。

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