劉玉淼

摘? 要：防屈曲支撐因其高效的抗震耗能的特點，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中逐漸被推廣使用。在對鋼框架住宅結(jié)構(gòu)抗震性能的研究中，增加防屈曲支撐的結(jié)構(gòu)層間位移角明顯降低，結(jié)構(gòu)整體的抗震性能得到了明顯的改善。通過分析防屈曲支撐的位置布置，得出一些結(jié)合住宅結(jié)構(gòu)使用功能的布置原則。

關(guān)鍵詞：防屈曲支撐;鋼結(jié)構(gòu);抗震性能;布置原則

中圖分類號：TU391 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）10-0080-02

Abstract： Anti-buckling braces are gradually popularized and used in seismic design of structures because of their high efficiency of seismic energy dissipation. In the study of seismic performance of steel frame residential structure， the interstory displacement angle of the structure with anti-buckling braces is obviously reduced， and the overall seismic performance of the structure has been significantly improved. By analyzing the position arrangement of anti-buckling brace， some layout principles combined with the use function of residential structure are obtained.

Keywords： anti-buckling brace; steel structure; seismic performance; layout principle

隨著城市建設(shè)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，鋼結(jié)構(gòu)在世界建筑范圍內(nèi)占領(lǐng)了更廣闊的領(lǐng)域。然而，鋼結(jié)構(gòu)雖然擁有諸多優(yōu)點，但是鋼結(jié)構(gòu)住宅在國內(nèi)住宅結(jié)構(gòu)中的占比并沒有隨著鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢而大幅增長，這與鋼結(jié)構(gòu)本身的限制有關(guān)：鋼結(jié)構(gòu)因其強度優(yōu)異，而自身剛度有限，在地震荷載這樣的水平荷載作用下極易發(fā)生失穩(wěn)破壞。國內(nèi)外很多學者對鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能做出了研究，得到的成果頗豐。本文中針對添加防屈曲支撐的鋼結(jié)構(gòu)住宅進行抗震設(shè)計與研究。

1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)異性體現(xiàn)

首先，鋼結(jié)構(gòu)是優(yōu)秀的綠色結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)采用的鋼材可以循環(huán)使用，不會造成資源浪費，也不必要過度砍伐木材而對生態(tài)環(huán)境造成威脅;鋼結(jié)構(gòu)本身的輕質(zhì)高強，抗震性能較佳，并且可以通過增加支撐和剪力墻以提高抗震性能;鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工不會出現(xiàn)濕作業(yè)環(huán)節(jié)，因此不會出現(xiàn)影響環(huán)境的粉塵和污水垃圾等;鋼結(jié)構(gòu)施工過程簡便快速，工期較短。

總的來說，鋼結(jié)構(gòu)完全符合當下綠色建筑的概念，材料方面輕質(zhì)高強、低碳環(huán)保、循環(huán)利用，施工進程方面簡潔快速、減少污染、構(gòu)件集成;結(jié)構(gòu)性能方面強度可觀、抗震性能好。

2 鋼框架住宅的模型建立

2.1 結(jié)構(gòu)平面布置

文章研究的結(jié)構(gòu)是28層的鋼框架住宅，結(jié)構(gòu)平面圖見圖1。

2.2 純鋼框架住宅模型

2.3 添加防屈曲支撐鋼框架住宅模型

文章中采用抗側(cè)剛度比方法確定防屈曲支撐的剛度，進而控制防屈曲支撐的截面。其中，抗側(cè)剛度比的概念為：防屈曲支撐剛度與整層結(jié)構(gòu)層間的抗側(cè)剛度比值。文章中選取的抗側(cè)剛度比為0.5。模型整體見圖2。

3 防屈曲支撐位置選擇

周學軍等對支撐-框架結(jié)構(gòu)的頂點位移進行對比分析，得出在支撐總用鋼量相同情況下，集中在中間跨布置防屈曲支撐的整體結(jié)構(gòu)，在地震荷載作用下抗震性能更好，并且應(yīng)當在滿足支撐穩(wěn)定性要求下盡可能增加支撐的長度，提高支撐的抗側(cè)移能力。

對不同支撐布置形式的框架-支撐結(jié)構(gòu)進行彈塑性有限元分析得出結(jié)果：不論是普通支撐還是防屈曲支撐的布置都應(yīng)該在最大程度滿足建筑使用功能和受力要求的基礎(chǔ)上，將支撐布置在最有利于耗能的位置，發(fā)揮抗震設(shè)防第一道防線作用。

總結(jié)布置原則有以下幾點：

（1）防屈曲支撐應(yīng)該布置在整體結(jié)構(gòu)地震作用下受力大的部位。

（2）防屈曲支撐應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)地震作用下層間位移角進行樓層間布置。

（3）防屈曲支撐應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)平面形狀沿著結(jié)構(gòu)對稱軸方向?qū)ΨQ布置。

（4）防屈曲支撐應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀特點使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心重合，在減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的同時保證結(jié)構(gòu)立面剛度均勻，避免形成薄弱層或者應(yīng)力集中。

本文中，因考慮住宅結(jié)構(gòu)的使用功能，為不影響住宅的內(nèi)部空間需求，以及外部開窗不受支撐影響，采用人字形布置，且將防屈曲支撐對稱布置在結(jié)構(gòu)的外圍，見圖1。

4 研究結(jié)果

添加了防屈曲支撐的鋼框架住宅結(jié)構(gòu)，層間位移角有明顯的降低，防屈曲支撐在不影響建筑使用功能的情況下發(fā)揮了自身的抗震性能，同樣提升了結(jié)構(gòu)本身的抗震性能。

5 結(jié)論

通過對增加了防屈曲支撐的鋼框架住宅結(jié)構(gòu)的研究，考慮到住宅結(jié)構(gòu)對支撐布置位置的限制，選擇在結(jié)構(gòu)外側(cè)對稱布置人字形防屈曲支撐，明確了防屈曲支撐對結(jié)構(gòu)抗震性能的有力提升。

參考文獻：

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