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钢布局梁柱偏疼 连柱支持与K形偏疼支持钢布局的

发布时间: 2019-07-22

  形偏疼支持钢布局的Pushover 对比阐发 连柱支持取K 形偏疼支持钢布局的Pushover 对比阐发 摘要:为了研究连柱支持钢布局的抗震机能,对该布局进行了Pushover 阐发,并取K形偏疼支持钢布局进行了对比。 阐发了两组布局的塑性铰成长过程、极点位移取基底剪力曲 线、耗能段剪切变形及布局层剪力分布。阐发成果表白:连 柱支持钢布局耗能段的塑性铰起首呈现正在布局的 形偏疼支持钢布局的塑性铰次要呈现正在布局下部,布局上部耗能段处正在弹性阶段,耗能不敷充实;达到节制加载位移 时,连柱支持钢布局仍可继续承载耗能,K形偏疼支持钢结 构则不适于继续加载;Pushover 加载过程中,连柱支持钢结 构层间位移角满脚建建抗震设想规范要求,K形偏疼支持钢 布局层间位移角已超出要求;连柱支持布局的耗能段转角除 底层外,其余层耗能段的转角几乎不异,而K 形偏疼支持钢 布局耗能段转角沿层高标的目的相差较大。阐发表白,连柱支持 钢布局抗震机能优于K 形偏疼支持钢布局。 环节词:钢布局;连柱支持;K形偏疼支持;塑性铰; Pushover 阐发 汶川震害表白[1],严酷按现行抗震规范进行设想的布局,根基能够做到“大震不倒”,但布局履历地动后,梁、柱等从 要受力构件均呈现必然的塑性变形,布局加固和修复成本较 高,为了削减建建物震后导致的经济丧失,可恢复功能 布局[2]应运而生,此中连柱钢布局系统就是此中的一种。 Iwai[3]初次提出了连柱钢框架布局系统的概念。连柱钢框架布局系统打消了保守框架-支持布局的层间支 撑,采用耗能段毗连双柱取代,构成连柱系统。正在地动感化 下耗能段耗散地动能量,连柱系统形成抗侧力第一道防地, 框架布局做为第二道防地。M.Malakoutian 等[4]阐发了 连柱钢框架布局的受力特点,连柱钢框架布局系统的抗侧刚 度次要由框架和连柱系统配合供给。Pushover 阐发成果表 明,首层层间位移达到0.43%时,耗能段起头进入塑性,层 间位移达到 1.7%时框架梁进入塑性。层间位移正在 0.43%~ 1.7%区间时,耗能段能够进行替代,布局可以或许快速恢复其使 连柱钢框架布局抗侧刚度小,只能使用于层数不高的建建,为了将连柱钢布局使用于高层建建布局中,文中提出连柱支 撑钢布局系统,连柱支持钢布局由耗能段毗连的支持框 架构成,同耗能段可替代的偏疼钢支持框架[5]比拟,连 柱支持钢布局的耗能段替代便利。连柱支持钢布局中耗能段 毗连支持框架布局,拆除进入塑性的耗能段,支持框架布局 即可恢复到本来的,建建利用功能得以快速恢复。 文中使用SAP2000 无限元软件对连柱支持钢布局取 偏疼支持钢布局进行了Pushover 对比阐发,对比了两种结 构系统的抗震机能。 1.1模子设想根基消息 连柱支持钢布局和K形偏疼支持钢布局根基消息:抗震设 防烈度为8 度(0.3g),场地类别为类,设想地动分组为第 一组,地面粗拙度为C 类,根基风压为0.35 kN/m2。楼面恒 载尺度值为5 kN/m2,活载尺度值2 kN/m2;屋面恒载尺度 值为5.05 kN/m2,活载尺度值2 kN/m2;雪荷载尺度值为0.4 kN/m2。构件采用焊接H型截面,钢材为Q345B,连柱间距 m,支持跨3.5m,其布局安插平面图如图1 所示,分 别采用连柱支持和偏疼支持钢布局系统。、轴线两头跨 为连柱支持钢布局(见图2 左)或K形偏疼支持钢布局(见 左)。此中,连柱支持钢布局为第一组模子,K形偏疼 支持钢布局为第二组模子。 1.2模子截面参数 两组模子截面参数采用SAP2000优化设想[6],经人工调 整和验算,尺寸如表1 所示。为对比两种框架布局的Pushover 阐发成果,截面参数设想时,正在满脚设想要求的情 况下尽量连结不异部位尺寸分歧。若是截面尺寸有较大变 化,尽量两组布局不异部位构件的应力比分歧。两组结 构的耗能梁段均设想为剪切型耗能段。 1.3模子成立 榀框架进行阐发,该榀框架承担竖向恒载、活载、雪荷载及风荷载。梁、柱、耗能段及支持采用梁单位模仿,支 撑两头采用铰接形式,其余毗连采用刚接。质量源的定义选 择来自荷载,通过恒载和活载的定义布局质量。对于柱 子选择P-M2-M3 铰,梁选择 M3 铰,支持选择P 铰,耗能 梁段选择V2 H500?500?24?32H500?400?20?24 H500?300?14?18 1-2H500?500?36?42 3-5H500?500?24?32H500?400?20?26 H500?300?14?18 H500?400?14?22H500?300?16?26 H500?200?14?20 H250?250?16?20H250?250?14?20 H250?250?12?18 耗能梁 H350?150?8?14 H350?150?8?12 H250?150?6?10 H5005002432H5004002024 H5003001418 1-2H5005004448 3-5H5005003640H5004002634 H5003001620 H4001501420H4001501016 H3001501014 支持 H2502501620 H2502501420 H2502501218 H4001501216H4001501014 H300150812 因为FEMA-273/274取中国规范的差别,相关参数需要修 改[7]。铰设置的正在构件两头或两头,为避开结尾的刚 性区域,塑性铰不该设置正在构件的结尾,文中模子中,梁柱 塑性铰设置正在构件0.1 和0.9 ,耗能段设置正在0.05 和0.95 ,支持设置正在0.1、0.5 和0.9 。 Pushover阐发 2.1塑性铰成长和分布 正在Pushover的阐发中,布局恒载、活载对阐发成果有必然 的影响。需要精确计较和准确恒、活载。两组布局周期 相差不多,且正在经验公式范畴之内,此外,两组布局的刚度也根基不异。 按照抗震规范可知,多、高层钢布局弹塑性层间位移角的限值为1/50,设想两组布局总高度均为54 m,极点位移节制 为1.08 m。Pushover 阐发的侧向加载模式有多种,常见的有 倒三角分布模式[7]、均布分布模式、SRSS 分布模式、阵 型自顺应分布模式等,基于各类模式的优错误谬误,采用阵型自 顺应分布模式加载,感化正在X 标的目的,正在两组布局采用耦合位 移,成果保留选项设置为多步形态,便利查看塑性铰成长过 程。其塑性铰成果如图3 塑性铰呈现挨次代表了耗能段、支持、梁和柱的挨次,塑性铰颜色越深,表白构件进入塑性的程度越深。 耗能梁段上,跟着荷载的添加,15个耗能梁段逐一进入塑性, 耗散地动能量,避免从体布局的。K形偏疼支持布局是 层耗能段起头进入塑性,并逐渐向上成长,到第12 层耗能段进入塑性后遏制向上成长,并有少部门梁进入塑 跟着进一步加载,连柱支持钢布局中非支持跨梁和支持进入塑性,耗能段从形态达到到生命平安和防止倾圮阶 段,底层柱子也起头进入塑性。K形偏疼支持布局耗能段进 入防止倾圮形态,梁进入塑性的数量越来越多,部门梁的塑 性成长进入当即利用阶段。 加载到位移时,连柱系统1~15 层耗能段全数进入塑 性,并有部门耗能段进入生面平安阶段,1~14 层梁全数进 入塑性,1~6 层支持进入塑性阶段,但柱子只要底层进入屈 服形态,充实表现耗能段耗能和强柱弱梁的思惟。K形偏疼 支持布局耗能次要集中正在9 层以下,1~9 层耗能段和梁全数 进入塑性,耗能段处正在生命平安和防止倾圮阶段,梁部门进 入生命平安阶段,1~2 层柱子进入塑性,支持未,可是, 支持跨梁进入的塑性。K形偏疼支持钢布局上部连结正在弹性 范畴内,下部层间侧移弘远于上部,所以会呈现下部耗能段 塑性铰进入防止倾圮阶段,7 层以下的支持跨梁和非支持跨 梁全数进入塑性,而其它层构件均连结弹性。比力可知,连 柱支持布局的塑性铰成长挨次和空间分布较为合理。 2.2层间位移角 层间位移角也是反映布局抗震机能的目标之一,为了更进一步领会两种布局的机能差别,图5 别离给出了2 组布局的 层间侧移角,横坐标为层间侧移角=(Di-Di-1)/h,此中Di、 Di-1 为第i、(i-1)层横向位移,h位楼层高度。图5 中STEP1~ 别离对应于2.1节中塑性铰呈现的4 个条理。 层的层间位移角达到最大,连结正在2%限值以内;K 偏疼支持钢框架布局正在第3层的层间位移角最大,而且超出 限值2%。K 形偏疼支钢布局正在10~15 层层间位移角很小, 几乎接近于 0,而连柱支持钢布局正在上部仍有相对较大的层 间位移角。连柱支持钢布局系统的层间侧移角分布较K 连柱支持钢布局上部的耗能段和梁进入塑性,而K形偏疼支钢布局上部仍连结正在弹性范畴内,连柱支持布局上部会有 相对较大的层间位移。由塑性铰正在连柱支持钢布局中的分布 可知,连柱布局的塑性变形次要集中正在2 层以上,而K 心支持布局的塑性铰次要集中正在9层以下,两组布局层间位 移角分布不分歧。连柱系统的塑性铰全正在生命平安范畴内, 塑性铰耗能程度相差不大,而K形偏疼支持的塑性铰耗能程 度相差很大。 2.3极点位移取基底剪力 为两组布局极点位移取基底剪力的关系曲线。横坐标采用纲化形式,横坐标=D15/H,此中D15 为极点位移, H为布局总高度。 偏疼支持布局呈三折线 个耗能段 全数进入塑性,然后是1~14 层非支持跨的梁和支持屈 服,底层柱子进入塑性;K型偏疼支持布局正在耗能段进入塑 性的同时,非支持跨的梁和柱也同时进入塑性,没有较着的先后挨次,进入塑性的程度也相差很大,略显无次序,曲线 呈多折线,以至正在某阶段曲线上的点会发生突变。连柱支持 钢布局的底部剪力大于K形偏疼支持布局,暗示连柱系统刚 度较大。 2.4耗能段剪切变形 为两组布局耗能段剪切变形沿层高的变化。耗能段转角=(ZLi-ZRi)/L,此中,ZLi、ZRi 层耗能段左、左侧竖向变形,L 为耗能段长度。从图7 中能够看出,连柱 支持钢布局正在推覆过程中耗能段转角的变化相对比力平均, 而偏疼支持虽然也有变形耗能能力,可是上层和基层的耗能 段耗能相差很大,不克不及充实阐扬上部耗能段的耗能能力。 2.5布局层剪力分布 层剪力,Vn是顶层剪力。 平分布可知,连柱支持布局层剪力分布比力平均,βi最大值为3.38;而K形偏疼支持布局层剪力成长沿层高标的目的 变化比力大,最大值为8.39。同时正在5、10 层处曲线呈现折 角,折角处上基层剪力发生较大变化。从层剪力分布来看, 10 连柱支持钢布局的受力更为合理。 (1)连柱支持钢布局所有的耗能段起首呈现塑性铰,其后,梁、支持和柱子先后进入塑性,模式较为抱负。(2)加 载到最大位移后,连柱支持钢布局仍连结正在生命平安阶段, 形偏疼支持钢布局已超出该阶段,不适于继续承载。(3)加载达到节制位移后,连柱支持钢布局耗能段全数进入塑 性,15 个耗能段耗能程度相当;K 形偏疼支持钢布局的只要 12 个耗能段进入塑性,且耗能程度相差较大,不克不及充实的耗 能。(4)连柱支持钢布局层剪力沿楼层高度标的目的变化平均, 层剪力分部合理;K型偏疼支持框架层剪力沿楼层高度标的目的 变化不服均,层剪力分布不抱负。(5)连柱支持钢布局层间 位移角最大值小于2%,K 型偏疼支持钢布局最大层间位移 角超出该限值。 [1]王亚怯.汶川地动建建震害——抗震概念设想[J].建建布局学报,2008,29(4):20-25. [2]吕西林,,毛苑君.布局抗震设想的新概念——可恢复功能布局[J].同济大学学报(天然科学版),2011, 39(7):941-948. 11 [3]DUSICKAP,IWAI R.Development linkedcolumn frame system seismiclateral oads [C].Structures Congress 2007:Structural Engineering Research Frontiers, ASCE,2007. [4]MALAKOUTIANM,BERMAN etal.Seismic performance linkedcolumn frame system(LCF)[C].World Conference EarthquakeEngineering,2012. [5]NABILMansour,CONSTANTIN Christopoulos, ROBERT Tremblay.Experimental validation replaceableshear links eccentricallybraced steel frames[J].Journal StructuralEngineering,2011,137(10):1141-1152. [6]金土木软件手艺公司,中国建建尺度设想研究院.SAP2000 中文版利用指南[M].:人平易近交通出书社, 2012. AppliedTechnology Council.ATC-40 Seismic evaluation concretebuildings[S].California, USA,1996. Pushovercontrastive analysis linkedcolumns braced K-eccentricallybraced steel structures LIULei,ZHAO Baocheng CivilEngineering,SUST,Suzhou 215011, 12 China) Abstract:Tostudy seismicbehavior linkedcolumns braced steel structure,Pushover analysis steelstructure carriedout .The compared linkedcolumn braced steel structure K-eccentricallybraced steel structure plastichinges development process,curves topdisplacement baseshear,the shear deformation energydissipating fuses storyshear.Analysis results show plastichinges firstly appear energydissipating fuses linkedcolumns braced structure,finally,the fuses wholestructure enter plastichinges distribution reasonable.Theplastic hinges K-eccentricallybraced steel structure mainly appear lowerpart upperpart structurestill remains elasticstage energydissipating loadreaches controldisplacement linkedcolumns braced steel structure can continue load,whileK-eccentrically br 支持取K形偏疼支持钢布局的Pushover对比阐发aced steel structure Pushoverloading,the inter-story displacement angle 13linked columns braced steel structure seismicdesign K-eccentricallybraced steel structure exceeds code.Theshear deformation energydissipating fuses linkedcolumns braced steel structure sameexcept firstfloor,while sheardeformation K-eccentricallybraced steel structure different.Theanalysis shows seismicperformance linkedcolumns braced steel structure betterthan K-eccentricallybraced steel structure. Keywords:steel structure ;linked columns braced; K-eccentrically braced;plastic hinge;Pushover analysis [基金项目]江苏省高校天然科学研究严沉项目(15KJA560002) 通信联系人:赵宝成(1970-),传授,博士,处置钢布局抗震机能研究,Email:。 14 百度搜刮“就爱阅读”,专业材料,糊口进修,尽正在就爱阅读网您的正在线藏书楼


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