分析屈曲約束支撐高層框架結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算及經(jīng)濟(jì).pdf

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1、壘些』墾叁型塾垡箜墼絲些塑L———————一江酉建撾建笪皇塑劍遮過(guò)分析屈曲約束支撐高層框架結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算及經(jīng)濟(jì)一馬云黼杭州碧桂園房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，浙江杭州311215摘要：屈曲約束支撐框架應(yīng)用在高層框架結(jié)構(gòu)中，可增加建筑抗震性能?，F(xiàn)主要對(duì)高層框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置的屈曲約束支撐框架抗震性能計(jì)算，并分析其從經(jīng)濟(jì)角度分析其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，為該方面的施工規(guī)劃設(shè)計(jì)提供借鑒。關(guān)鍵詞：屈曲約束支撐高層框架結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算經(jīng)濟(jì)抗震性能一直以來(lái)是建筑設(shè)計(jì)中必不可少的考慮因素。在地震頻發(fā)、地震災(zāi)害較重的地區(qū)，對(duì)建筑物的抗震性能要求更高、更嚴(yán)格。因此，在建筑設(shè)計(jì)中，需要掌握抗震性

2、能的設(shè)計(jì)，并采用最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的建設(shè)方案。屈曲約束支撐框架屬于一種常用的抗震框架，其在高層框架中應(yīng)用可提升建筑物的抗震性能。現(xiàn)主要抗震計(jì)算和經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行分析高層框架結(jié)構(gòu)中的屈曲約束支撐。1屈曲約束支撐分類簡(jiǎn)析屈曲約束支撐(英文簡(jiǎn)稱BRB)是一種受力時(shí)不出現(xiàn)屈曲失穩(wěn)的構(gòu)件，其主要由三個(gè)主要部分構(gòu)成，即核心單元、約束單元、滑動(dòng)機(jī)制單元LlJ。不同的部分其材質(zhì)不同，其中核心單元主要采用特殊鋼板材料制成，約束單元?jiǎng)t主要為鋼管與混凝土材料(圖1)?；瑒?dòng)機(jī)制單元主要為無(wú)粘結(jié)材料。不同的部分其性能作用也存在差異，核心單元主要發(fā)揮受力的作用，常見(jiàn)的有一字形、十字形等。約

3、束單元具有外圍約束的作用，常見(jiàn)的有圓形、矩形。滑動(dòng)機(jī)制單元主要用于消除核心單元和約束單元之間的摩擦力，保持BRB的穩(wěn)定性，防止BRB支撐軸突變。芯毒葶渤麟掰釋圖1屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)2屈曲約束支撐高層框架結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算及經(jīng)濟(jì)分析2．1屈曲約束支撐的抗震計(jì)算在罕遇地震區(qū)域，按照地震影響度可分為6、7、8、9度四個(gè)等級(jí)。不同區(qū)域的不同等級(jí)其地震加速度時(shí)程峰值有所不同。根據(jù)我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，在抗震計(jì)算中的時(shí)程分析中，應(yīng)根據(jù)建筑所在區(qū)域的地震發(fā)生頻率、建筑結(jié)構(gòu)等來(lái)選擇合適的峰值進(jìn)行計(jì)算。影響框架地震反應(yīng)有加速度峰值、時(shí)間分布規(guī)律、持續(xù)時(shí)間。在選取地震

4、波進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，確保地震波的選擇滿足地震反應(yīng)的規(guī)律。通?？蛇x擇的地震波有Eleentro波(峰值341．7cm／s2)、蘭州波(峰值196．2cm／s2)等。在消能減震中，屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)要根據(jù)減震結(jié)構(gòu)不同變形情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中屈曲約束支撐的層間位移最大值，應(yīng)在該結(jié)構(gòu)的變形界限范圍內(nèi)。屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)的總剛度應(yīng)包含減震結(jié)構(gòu)剛度、附加剛度L3j。2．2屈曲約束支撐的經(jīng)濟(jì)分析屈曲約束支撐的構(gòu)成材料中，有混凝土、不同級(jí)別的鋼材料等。在施工中，需要支出的有模板費(fèi)用、機(jī)械費(fèi)用、人工費(fèi)用等等。由于不同的屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)耗材、安裝工藝等不同，造

5、成其在建筑的經(jīng)濟(jì)成本支出中存在差異。屈曲約束支撐的經(jīng)濟(jì)分析要確保在抗震性能達(dá)到要求的情況下進(jìn)行。3工程實(shí)例3．1屈曲約束支撐設(shè)置情況某建筑工程主樓高度為43．38米，建筑共11層，建筑面積為23467．33m2。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》以及建筑的具體情況，抗震設(shè)防烈度為7度，罕遇地震加速度設(shè)為0．19，地基基礎(chǔ)為乙級(jí)，特征周期0．9s。應(yīng)用美國(guó)ComputersandSturetursInc研發(fā)的軟件SAP2000進(jìn)行計(jì)算。屈曲約束支撐抗震計(jì)算主要是對(duì)其剛度、強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算分析。采用約束剛比度法，計(jì)算公式為PcR=[}]2(EsIs+EhIb)[注：E

6、sIsL表示內(nèi)核單元抗屈曲剛度；EsI；表示約束單元抗屈曲剛度，k代表開(kāi)裂后剛度折減系數(shù)，L代表支撐長(zhǎng)度。PcR代表BRB軸向屈曲承載力]。J21T屈曲約束支撐平衡計(jì)算方法使用Fujimoto方程EbIb蘭子+(v+vo)P，oP2F一=0。那么在建筑中，為了保持BRB支撐平穩(wěn)，剛度比}>1+}≠rvzIyv．1早／(÷)[注：fv代表約束構(gòu)件屈服應(yīng)力，h代表約束構(gòu)件的高度]。l11計(jì)算結(jié)果以及屈曲約束支撐方案如下：(I)普通混凝土：1—3層樓面框架柱900×1000，框架梁400×750。3—5層樓面框架柱800×900，框架梁400×750。5—

7、7層樓面框架柱700x800，框架梁350×750。7層一10層樓面框架柱600X700，框架梁300X750。(2)屈曲約束支撐混凝土：3層樓面框架柱700X750，框架梁350X750。3—5層樓面框架柱700×700，框架梁350×750。5—7層樓面框架柱600×600，框架梁300×750。7—1l層樓面框架柱500X600，框架梁300X750。其中，1～3層設(shè)人字形屈曲約束支撐，橫截面積大小為225cm2，3—9層設(shè)100em2的人字形屈曲約束支撐。10層以上未設(shè)屈曲約束支撐(10層、11層豎向剛度、強(qiáng)度、位移等均符合標(biāo)準(zhǔn)，安全等級(jí)達(dá)到

8、抗震要求)。對(duì)于該樓的屈陸約束支撐混凝土設(shè)計(jì)兩個(gè)方案(表1)：方案A(普通高層框架結(jié)構(gòu)：x向鋼重比46．7％