防屈曲支撑在钢框架住宅结构中的布置研究

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：防屈曲支撑因其高效的抗震耗能的特点，在结构抗震设计中逐渐被推广使用。在对钢框架住宅结构抗震性能的研究中，增加防屈曲支撑的结构层间位移角明显降低，结构整体的抗震性能得到了明显的改善。通过分析防屈曲支撑的位置布置，得出一些结合住宅结构使用功能的布置原则。
　　关键词：防屈曲支撑;钢结构;抗震性能;布置原则
　　中图分类号：TU391 文獻标志码：A 文章编号：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
　　随着城市建设的发展和科学技术的进步，钢结构在世界建筑范围内占领了更广阔的领域。然而，钢结构虽然拥有诸多优点，但是钢结构住宅在国内住宅结构中的占比并没有随着钢结构发展的趋势而大幅增长，这与钢结构本身的限制有关：钢结构因其强度优异，而自身刚度有限，在地震荷载这样的水平荷载作用下极易发生失稳破坏。国内外很多学者对钢结构的抗震性能做出了研究，得到的成果颇丰。本文中针对添加防屈曲支撑的钢结构住宅进行抗震设计与研究。
　　1 钢结构的优异性体现
　　首先，钢结构是优秀的绿色结构形式。钢结构采用的钢材可以循环使用，不会造成资源浪费，也不必要过度砍伐木材而对生态环境造成威胁;钢结构本身的轻质高强，抗震性能较佳，并且可以通过增加支撑和剪力墙以提高抗震性能;钢结构现场施工不会出现湿作业环节，因此不会出现影响环境的粉尘和污水垃圾等;钢结构施工过程简便快速，工期较短。
　　总的来说，钢结构完全符合当下绿色建筑的概念，材料方面轻质高强、低碳环保、循环利用，施工进程方面简洁快速、减少污染、构件集成;结构性能方面强度可观、抗震性能好。
　　2 钢框架住宅的模型建立
　　2.1 结构平面布置
　　文章研究的结构是28层的钢框架住宅，结构平面图见图1。
　　2.2 纯钢框架住宅模型
　　 2.3 添加防屈曲支撑钢框架住宅模型
　　文章中采用抗侧刚度比方法确定防屈曲支撑的刚度，进而控制防屈曲支撑的截面。其中，抗侧刚度比的概念为：防屈曲支撑刚度与整层结构层间的抗侧刚度比值。文章中选取的抗侧刚度比为0.5。模型整体见图2。
　　3 防屈曲支撑位置选择
　　周学军等对支撑-框架结构的顶点位移进行对比分析，得出在支撑总用钢量相同情况下，集中在中间跨布置防屈曲支撑的整体结构，在地震荷载作用下抗震性能更好，并且应当在满足支撑稳定性要求下尽可能增加支撑的长度，提高支撑的抗侧移能力。
　　对不同支撑布置形式的框架-支撑结构进行弹塑性有限元分析得出结果：不论是普通支撑还是防屈曲支撑的布置都应该在最大程度满足建筑使用功能和受力要求的基础上，将支撑布置在最有利于耗能的位置，发挥抗震设防第一道防线作用。
　　总结布置原则有以下几点：
　　（1）防屈曲支撑应该布置在整体结构地震作用下受力大的部位。
　　（2）防屈曲支撑应该根据结构地震作用下层间位移角进行楼层间布置。
　　（3）防屈曲支撑应该根据结构平面形状沿着结构对称轴方向对称布置。
　　（4）防屈曲支撑应该根据结构形状特点使结构的质量中心和刚度中心重合，在减小结构的扭转效应的同时保证结构立面刚度均匀，避免形成薄弱层或者应力集中。
　　本文中，因考虑住宅结构的使用功能，为不影响住宅的内部空间需求，以及外部开窗不受支撑影响，采用人字形布置，且将防屈曲支撑对称布置在结构的外围，见图1。
　　4 研究结果
　　添加了防屈曲支撑的钢框架住宅结构，层间位移角有明显的降低，防屈曲支撑在不影响建筑使用功能的情况下发挥了自身的抗震性能，同样提升了结构本身的抗震性能。
　　5 结论
　　 通过对增加了防屈曲支撑的钢框架住宅结构的研究，考虑到住宅结构对支撑布置位置的限制，选择在结构外侧对称布置人字形防屈曲支撑，明确了防屈曲支撑对结构抗震性能的有力提升。
　　参考文献：
　　[1]卢国佳.从结构设计角度谈多高层装配式钢结构住宅设计[J].住宅与房地产，2017（29）：83.
　　[2]王宏伟，苑清山，叶达伟，等.基于抗侧刚度比的防屈曲支撑钢框架住宅设计及分析[J].钢结构，2017，32（02）：72-76+53.
　　[3]周学军，陈鲁，曲慧.多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响[J].钢结构，2003（04）：51-54.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14870576.htm