BRB水平力分担率对高层屈曲约束支撑钢框架抗震性能影响研究

本文按照结构刚度相近、重量相近的思路设计了5组BRB水平力分担率β分别为20%、30%、40%、50%和60%的高层屈曲约束支撑钢框架结构模型,并对模型进行弹塑性静力推覆分析及弹塑性时程分析,研究BRB水平力分担率β对高层屈曲约束支撑钢框架抗震性能的影响。研究结果表明:(1)β=20%的结构,BRB屈服早,承载力较小,滞回耗能效果有限;β=30%~40%的结构,BRB屈服早,承载力较大,滞回耗能性能好;β=50%~60%的结构,BRB承载力大,下部楼层BRB屈服较早,滞回性能好,上部楼层BRB屈服晚,滞回性能差。(2)当结构层间位移角未超过1/50时,层间位移较大区域主要在中间楼层或中低部楼层。当结构层间位移角超过1/50时,高β值结构的下部楼层刚度迅速下降,变形增大明显。(3)罕遇地震下,随着结构β值的升高,结构上部楼层、中间楼层BRB的延性比μ及塑性延性比η会出现不同程度的下降,β值越大,楼层越高,下降越明显,而不同β值的结构下部楼层BRB的μ及η变幅较小。(4)对于高层BRB钢框架结构,工程中建议将BRB的水平率分担率β设计为30%~40%。

中日美多层屈曲约束支撑钢框架动力抗震性能比较研究

根据中日美抗震设计规范建立典型多层屈曲约束支撑框架研究模型,通过结构形式、屈曲约束支撑的水平力分担率β和屈曲约束支撑框架首层剪重比CB为模型主要研究参数;并且通过弹塑性时程分析层反应值与屈曲约束支撑需求性能,进而比较中国、日本及美国钢框架的抗震设计方法;研究结果如下:(1)各模型各层层间位移角反应值R,多遇地震时R<0.75%、设防烈度地震时R<1.0%以及罕遇地震时R<1.5%,屈曲约束支撑钢框架结构具有很强的减震性能。(2)最大层剪力反应值分布形式,多遇地震时跟中日美规范静力推倒分析设计层剪力分布形式比较无明显差异。设防烈度地震、罕遇地震时,β=30%的CJ模型,日本规范Ai分布形式各层剪力计算值,能够较准确的评价强震作用下层剪力分布形式;中国和美国规范计算的各层剪力值分布形式接近强震作用下层剪力分布形式。Β=80%的US模型,最大层剪力地震反应值分布形式跟中日美规范计算的各层剪力值分布形式比较,4层以下无明显差异;4层以上地震反应值远大于静力计算层剪力值。

多层屈曲约束斜撑钢框架静动力抗震设计

为简化多层钢框架结构在强震作用下的弹塑性时程分析,并从能量与层间位移的角度建立评价关系式,以屈曲约束支撑水平力分担率β为主要研究参数建立6个多层屈曲约束斜撑钢框架模型,对各模型静动力弹塑性分析结果进行比较研究。计算分析表明,当β为20%～60%时,各模型各层的层间位移、屈曲约束斜撑的的塑性变形能量分布以及层滞回曲线关系的静力分析值与弹塑性时程分析值基本吻合,其静力分析能够比较准确的评价强震作用下地震反应效应,其设计可采用修正底部剪力法。

多层屈曲约束支撑钢框架抗震性能研究

为明确强震下多层屈曲约束支撑钢框架结构的层反应值与屈曲约束支撑的水平力分担率β的对应关系,以屈曲约束支撑的水平力分担率β为主要研究参数建立6个模型,进行了二阶非线性时程分析.分析表明,各模型的各层层间剪切位移及各层最大层间位移比值跟地震强度无关,β为20％ ～ 30％模型的各层比值相近,而β为40％ ～ 90％模型的各层比值有上部层小、低部层大的趋势,且β值越大这种现象越明显,其比值大小与β值成反比关系.各模型的各层支撑分担的剪力和各层最大层剪力比值大小与β值成正比关系.

中日美多层屈曲约束支撑钢框架抗震性能比较分析

为研究屈曲约束钢框架与屈曲约束铰接钢框架两类不同结构形式钢框架的破坏机制和经济指标,通过对中、日、美框架结构设计规范的研究,以屈曲约束支撑水平力分担率β和结构首层剪重比C_b为主要研究参量,建立中国和美国结构形式多层屈曲约束支撑钢框架研究模型(CJ、US);通过弹塑性静力推覆分析,研究模型的层间位移与层剪力关系、塑性铰的形成规律、模型主体的用钢量与主要研究参量之间关系。研究发现:各中美结构形式模型的破坏机制均为整体结构破坏;CJ模型损伤向结构各层分布,而US模型有底部损伤集中趋势;框架用钢量与框架强度有关,但是与框架结构形式无关。

多层屈曲约束斜撑钢框架抗震性能研究

为研究多层屈曲约束斜撑钢框架(buckling restrained braced frame,BRBF)的弹塑性动力性能,采用刚接与铰接两种形式的模型为研究对象,以屈曲约束斜撑(buckling restrained brace,BRB)水平力分担率平均值β和首层剪重比CB为主要研究参数,通过弹塑性动力二阶非线性分析,探讨了BRBF结构的抗震性能.结果表明:在设防烈度地震下最大层间位移各层分布较均匀;罕遇和特大地震下,刚接模型除首层和顶层外各层集中,铰接模型因柱脚铰接首层特别大,另外受第二振型影响中上层也较大.强震作用下,β≈30%时,结构以剪切变形为主,第一振型卓越;β≈60%时,第二振型参与;β≈90%时,第二振型卓越.结构基本周期一定时,β值大小不影响地震输入总能量;模型基本周期相近时,结构等效速度VE基本相等;同时,β值可从结构弹性基本周期以及地震波弹性体系能量谱中得到推算,再次验证了基于能量平衡抗震设计法的有效性.