防屈曲耗能支撑在L形框架结构中的布置研究

摘要

平面L形结构虽然满足了地形限制等特殊情况对建筑的要求，但由于其自身的特点对抗震却非常不利。解决这类问题最为有效的方法是加设抗震缝，然而对于有些结构（比如医院，也是本文选用的实际工程）加设抗震缝后，由于楼面不平等因素影响结构的使用功能且造价较高。而若将结构设计为剪力墙或框剪结构形式，会由于结构的平面布置形式致使剪力墙的受力较大，且由于剪力墙的存在使结构部分空间的使用功能受限。本文拟在纯框架结构中加设防屈曲耗能支撑以解决上述问题，并着重研究防屈曲耗能支撑在平面L形结构中的布置规律。本文主要做了如下工作： 1）首先在原结构的基础上加设防屈曲耗能支撑，并通过考虑单个支撑抗侧刚度与支撑总抗侧刚度比、支撑平面刚度分布、支撑布置位置、支撑与结构的抗侧刚度比、支撑在结构的竖向布置等因素设计了不同的防屈曲耗能支撑布置方案。然后运用有限元分析软件Midas/gen对原结构和加设防屈曲耗能支撑结构方案进行了反应谱分析和多遇地震下的时程分析。通过研究各方案下结构周期、周期比、最大层间位移角的变化规律，得出在多遇地震下，防屈曲耗能支撑在平面L形结构中的布置规律。 2）在上述研究成果的基础上，对原结构和加设防屈曲耗能支撑结构进行了罕遇地震下的时程分析。在罕遇地震下对结构进行防屈曲耗能支撑布置设计方案时，考虑了单个支撑抗侧刚度与支撑总抗侧刚度比、支撑平面刚度分布、支撑布置位置、支撑与结构的抗侧刚度比等因素对结构抗震性能的影响，设计了多个支撑布置方案。通过分析各方案下结构的顶点位移、顶点加速度、基底剪力、最大层间位移角等各地震响应指标的变化规律，得出结构在罕遇地震下时，防屈曲耗能支撑在平面L形结构中的布置规律。 通过上述研究表明：单个支撑抗侧刚度与支撑总抗侧刚度比在一定范围内减小对结构抗震有利；支撑的平面刚度分布应按一定比例分布在结构的肢端和转角处；与规则结构中防屈曲支撑的布置规律不同，在L形结构中支撑布置于结构的肢端边跨位置对结构抗震更有利；支撑与结构的抗侧刚度比不应小于0.5、不宜大于3；支撑在结构竖向宜连续布置。本文得出的主要结论为今后防屈曲耗能支撑在平面L形结构的应用与研究提供了有意义的参考。