基于變化抗側(cè)剛度比的防屈曲支撐組合框架優(yōu)化設(shè)計(jì)

(廣州大學(xué) 廣東 廣州 510006)

一、引言

在設(shè)置防屈曲支撐BRB(Buckling restrained brace)的研究中，常見(jiàn)的方法是通過(guò)確定結(jié)構(gòu)各層防屈曲支撐與框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的比值，來(lái)計(jì)算各層防屈曲支撐的抗側(cè)剛度，進(jìn)而確定防屈曲支撐的芯板截面面積[1]。以固定數(shù)值的抗側(cè)剛度比設(shè)計(jì)的防屈曲支撐無(wú)法對(duì)地震反應(yīng)較大和較小的樓層進(jìn)行有針對(duì)的調(diào)整。本文基于各層抗側(cè)剛度的比值為可變化的設(shè)計(jì)思路，對(duì)某11層鋼管混凝土組合框架結(jié)構(gòu)在地震作用下不同層之間地震響應(yīng)不同的特點(diǎn)，調(diào)整各層抗側(cè)剛度的數(shù)值，并評(píng)價(jià)變化抗側(cè)剛度比的設(shè)計(jì)思路在鋼管混凝土組合框架結(jié)構(gòu)中的適用性。

二、防屈曲支撐

防屈曲支撐從橫向分析[2]，分為核心單元、約束單元及滑動(dòng)機(jī)制單元。如圖1所示。

圖1 防屈曲支撐的構(gòu)成

三、抗側(cè)剛度比

將框架結(jié)構(gòu)同層內(nèi)的防屈曲支撐與框架的抗側(cè)剛度的比值，定義為抗側(cè)剛度比k[3]。通過(guò)k值來(lái)反應(yīng)支撐與框架之間的匹配關(guān)系。

k=KD/KF

(1)

式中，KD為層防屈曲支撐的抗側(cè)剛度，KF為層框架的抗側(cè)剛度。

四、結(jié)構(gòu)模型

圖2 鋼框架結(jié)構(gòu)平面圖

五、分析結(jié)果

將模型導(dǎo)入Perform-3D軟件[4]中進(jìn)行多遇地震下彈塑性分析，結(jié)果如下圖所示。

圖3 各層抗側(cè)剛度比

圖4 各層層間位移角

從圖3可以看到，調(diào)整后，各層層間位移角均限定在0.00146(1/685)以?xún)?nèi)。從圖4可見(jiàn)，相比于與固定抗側(cè)剛度比，變化抗側(cè)剛度比的層間位移角更貼近于限值，表明防屈曲支撐的性能得到更好的發(fā)揮。

防屈曲支撐截面面積與防屈曲支撐剛度是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。變化抗側(cè)剛度比對(duì)應(yīng)的防屈曲支撐的總截面面積114822.26mm2比優(yōu)化前固定抗側(cè)剛度比對(duì)應(yīng)的防屈曲支撐的總截面面積161237.43mm2少了29%。

六、結(jié)論

多遇地震作用下，以變化抗側(cè)剛度比設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)比以固定抗側(cè)剛度比設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，在考慮結(jié)構(gòu)最大層間位移角相同的前提下，能減少29%的防屈曲支撐用量，更能提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。

【參考文獻(xiàn)】

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