高层剪力墙结构中防屈曲约束支撑连梁不同布置对抗震性能影响的研究

摘要

连梁是联肢剪力墙结构抗震设防的第一道防线，对耗散水平地震作用起到关键作用，改善连梁的耗能能力可以显著提高联肢剪力墙结构的抗震性能。传统混凝土连梁可以通过降低连梁刚度来提高连梁的延性，但如果连梁刚度过小会因承载力不足而早早发生破坏，连梁一般具有跨度小，截面大等特点，因此刚度和延性存在着难以同时满足的矛盾。目前，国内外学者对提升连梁延性和耗能能力做了很多研究，如：斜交叉配筋连梁，钢-混组合连梁，钢桁架连梁等，但由于施工难度大，震后不易修复，性价比低等缺点难以广泛推广，在实际工程中采用较少。防屈曲约束支撑（BRB）作为一种耗能构件具有良好的消能减震作用，目前主要用在框架结构的柱间支撑，在国内发展也比较成熟，但在连梁当中应用比较少，尚处于探索阶段。
　　本文通过PKPM建立合理的带有双肢剪力墙的框架核心筒结构模型，分别对设置了BRB连梁，钢桁架连梁和混凝土连梁的三种双肢剪力墙框架核心筒结构进行了模态分析和反应谱分析；运用Sap2000有限元分析软件，分别对三种结构进行了静力弹塑性Pushover分析；选用8-14层连续布置BRB连梁，8-16层隔层布置BRB连梁，全楼隔层布置BRB连梁和8至14层之外其余楼层布置BRB连梁四种BRB连梁布置方案，并对这四种BRB连梁不同布置方案的结构进行静力弹塑性Pushover分析，研究其合理的布置形式。
　　研究表明，BRB连梁的应用对原有结构的自振特性影响不大，且在多遇地震作用下抗震性能优越性并不明显；当结构在罕遇地震下作用下，BRB连梁会先于剪力墙部分首先进入弹塑性阶段而发生破坏，这能够保证连梁作为抗震设防的第一道防线。在罕遇地震下作用下，BRB连梁的应用可以大幅度减小传统混凝土连梁结构的层间位移角，且表现出比钢桁架连梁更好的抗震性能；如果将BRB连梁只布置于层间位移角较大楼层或全楼层隔层布置可以显著降低该楼层在大震作用下的楼层层间位移角，性价比会更高。