屈曲约束支撑混合布设方案对框架结构抗震性能的影响效果研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanyongchao
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随着抗震设防要求的提高,单纯以提高材料强度、配筋率或增加构件截面积的方法来满足高烈度地区建筑结构的抗震需求,不符合经济性。目前,支撑框架结构作为一种多重抗侧力体系,支撑作为第一道抗震防线,当其破坏失效后,框架作为第二道抗震防线,将承担全部侧向荷载,为结构提供了安全储备。屈曲约束支撑(Buckling-Restrained Braces,BRB)作为一种典型的减震耗能元件,解决了普通支撑在受压状态下极易出现平面外屈曲失稳的缺陷,能够在受拉或受压状态下,达到全截面屈服,实现拉压等强的特性。在屈曲约束支撑框架(Buckling-Restrained Braced Frame,BRBF)中,BRB在大震时率先屈服不屈曲,利用其饱满的滞回曲线消耗地震能量,达到减震的目的。我国关于BRB以及BRBF的研究起步较晚。由于不同类型的BRB均有各自专利权,BRB造价较高(专利费),若普通建筑中全部使用BRB作为支撑构件,会导致经济性太低的问题。出于提高建筑结构抗震性能的考虑,为促进BRB在我国大面积推广,本文对BRB在框架结构中的合理性布置进行了研究。支撑与框架的抗侧刚度比k是基于位移设计BRBF的重要步骤之一。针对现有“固定k值法”确定的BRB截面,会导致结构上部支撑未充分发挥性能的问题,本文第三章从变形和能量的角度出发,通过有限元数值模拟对基于“固定k值法”和“缩减k值法”设计的屈曲约束支撑框架结构的性能影响效果进行了研究。计算结果表明,基于“缩减k值法”布设的BRBF,能在基本不改变结构最大层间位移角位置和大小的前提下,减少约12.5%~37.5%的内核单元钢材使用量。在前述结论的基础上,本文进一步给出了抗侧刚度比k的建议值。为了在保证结构性能的前提下降低BRB的使用量,本文提出采用普通支撑置换部分BRB的方案。通过对比BRBF、普通中心支撑框架(Concentrically Braced Frame,CBF)和不同“置换率”方案的混合支撑框架结构的静力推覆分析结果,验证了混合支撑框架结构方案的合理性。在此基础上,综合考虑经济性和抗震性,进一步给出了混合支撑框架结构关于“置换率”的建议区间和注意事项。
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