關(guān)于鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探究

《關(guān)于鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、關(guān)于鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探究　　【摘要】文章將對框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)進行建模分析對比，通過對三者的剛度、最大地震力、最大層間位移角等方面的計算對比，來分析鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)的合理性，并對其進行優(yōu)化設(shè)計?！娟P(guān)鍵詞】鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)框剪結(jié)構(gòu)剪力彈性層間位移角優(yōu)化設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的重大發(fā)展，也是抗震結(jié)構(gòu)可靠度的一個重要方面。框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻與框架剛度相差懸殊，變形協(xié)調(diào)能力差、結(jié)構(gòu)自重大。同時吸收較大的地震作用；而高層框架結(jié)構(gòu)難于滿足規(guī)范所允許

2、的位移要求，我們有必要研究一種剛度介于框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)，同時變形協(xié)調(diào)性較好的另外一種結(jié)構(gòu)體系：鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)體系。本文重點研究鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)體系。1分析模型的選取4模型取一棟地上12層、地下一層的4×5跨框架砼斜支撐結(jié)構(gòu)、框架砼型鋼支撐結(jié)構(gòu)、純框架結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)。該框架結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度分布皆均勻、規(guī)則，地下一層至三層層高4.8m，其余各層3.3m，設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度0.2g，抗震等級為一級，Ⅱ類場地。柱距8100mm，柱混凝土強度等級為C40，梁板混凝土強度等級為C30

3、，縱筋為HRB400級，樓面恒載、活載標準值分別為，4.5kN/m2、3.5kN/m2，屋面恒載、活載標準值分別為6.0kN/m2、2.0kN/m2。2模型分析結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件由梁柱構(gòu)成，梁柱剛度決定了體系的剛度大小。由計算得知，框架結(jié)構(gòu)的第一周期為1.9412s，可知框架結(jié)構(gòu)體系位移較大，周期較長，整體剛度較小，結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角遠遠超過了《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010[1]所規(guī)定的限值1/550?？梢娫诟吡叶鹊卣鹱饔孟拢邔咏ㄖ捎每蚣芙Y(jié)構(gòu)是不可取的?？蚣艚Y(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件主要由剪力墻和梁柱構(gòu)

4、成，剪力墻的剛度決定了體系的剛度大小。由計算得知，框剪結(jié)構(gòu)的第一周期為1.4421s，最大層間剪力和層間位移角見表1。可以得知框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系較框架結(jié)構(gòu)位移過小，周期過短，結(jié)構(gòu)整體剛度過大，吸收的水平地震力過多，造成投資浪費。同時，由于剪力墻分配地震作用較多，使得框架部分很多都是構(gòu)造配筋。鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)體的抗側(cè)力構(gòu)件由梁柱和支撐構(gòu)成，梁柱和支撐的剛度決定了體系的剛度大小4。計算得知，混凝土雙向支撐的第一周期為1.3103s，最大層間剪力和層間位移角見表1?？梢缘弥炷岭p向支撐結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整體剛度也很大

5、，其適用于高烈度地震地區(qū)[2]。由計算得知，混凝土雙向支撐的第一周期為1.6339s，最大層間剪力和層間位移角見表1?？梢缘弥蚣軉蜗驌谓Y(jié)構(gòu)側(cè)向剛度合理，層間位移和總位移很好的滿足限值要求，結(jié)構(gòu)吸收的水平地震力大于框架結(jié)構(gòu)，小于框架剪力墻結(jié)構(gòu)，很好地解決了選用框架結(jié)構(gòu)或框架剪力墻結(jié)構(gòu)存在的問題。框架斜撐結(jié)構(gòu)體系梁柱斷面合理，是一種非常理想的、經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系。混凝土人字形支撐的第一周期為1.5361s，最大層間剪力和層間位移角見表1?？梢钥吹交炷寥俗中沃谓Y(jié)構(gòu)和混凝土單向支撐結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度、層間位移和總位移比

6、較接近，也是一種合理的結(jié)構(gòu)體系。同時由于可以在半跨布置，這樣方便門窗洞口的開設(shè)。3結(jié)語本研究只是在彈性階段進行的分析，具有一定局限性。4（1）框架結(jié)構(gòu)的剛度較小、側(cè)移過大，結(jié)構(gòu)在強震作用下可能發(fā)生整體倒塌破壞；而框剪結(jié)構(gòu)剛度過大，剛度分布的不均引起地震力的分配不均，造成框架部分大部分為構(gòu)造配筋，使其易形成薄弱部位，在強震作用下框架的梁、柱破壞難于修復(fù)。鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)體系同時具有框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，傳力途徑和受力特點更為合力，其側(cè)向剛度合理，層間位移很好地滿足了規(guī)范要求。由于鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)

7、構(gòu)體系的剛度適中，剛度分布也較為合理，使得地震力的分配也較為平均，斷面和配筋也比較合理。另外由于混凝土支撐可以布置為單向支撐，方面門窗洞口等建筑和設(shè)備的布置。（2）由于斜支撐傳遞了軸力，使得與其相連的框架柱的軸力明顯增加，故該柱的軸壓比不容易控制，容易造成其軸壓比超限，可以考慮該柱采用型鋼混凝土或增大砼標號等措施；鋼斜支撐在較大開間處，由于其長細比易超限，此時鋼筋混凝土斜支撐可以滿足規(guī)范的所規(guī)定的側(cè)移要求。參考文獻：[1]GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].[2]馬步真.鋼筋混凝土斜支撐框架結(jié)構(gòu)探

8、析[J].設(shè)計研究，2007，1（1）：58-60.4