柱腳剛度對帶屈曲約束

林浩泉 周東明

摘要：屈曲約束-偏心支撐結合了屈曲約束支撐和偏心支撐耗能梁段兩者耗能減震的優勢，能夠為結構提供雙保險。本文通過有限元分析軟件sap2000對帶屈曲約束-偏心支撐的加層結構進行時程分析分析知：剛接柱腳更有利于屈曲約束-偏心支撐耗能減震。

關鍵詞：柱腳剛度，屈曲約束-偏心支撐，抗震

1 引言

鋼結構直接加層的柱腳連接分為鉸接和剛接兩種方式[1]。鉸接柱腳只承受水平力和豎向軸力，其特點是造價低施工方便。剛接柱腳不但承受水平力和軸向力還承受彎矩作用，其受力相較于鉸接更加復雜并且造價高施工復雜。[2]

2 分析模型

圖1 原混凝土框架結構1-5層平面布置圖

本章模型底部為五層混凝土框架結構，上部為四層鋼結構加層，鋼結構加層與原混凝土框架結構的平面布置、層高相同，縱向尺寸為25.2m，橫向尺寸為14.7m，層高3.6m，平面如圖1所示。方案一和方案二柱腳分別采用剛接和鉸接。

3 自振周期的對比分析

剛接方案第一自振周期為1.111665s，比鉸接方案第一自振周期小0.033129s，減幅為2.89%，這說明柱腳剛接后加層體系的抗側剛度更大，新舊結構之間連接地更加牢固，加層體系變由“柔”變“剛”。

4 最大層剪力的對比分析

由于篇幅有限，本文地震波僅采用依照規范選用的天然波EL.centro波來計算結構地震反應，統計出不同方案在EL.centro地震波罕遇地震作用下的地震數據。

從圖2可以看出在原混凝土結構部分柱腳剛接方案的層剪力要略大于柱腳鉸接方案，但兩種方案的層剪力差異并不明顯，柱腳采用剛接時底層層剪力為8481kN，而采用鉸接時底層層剪力減為8276 kN，兩者僅相差2.42%。在加層部分，剛接方案的層剪力要略小于鉸接方案的層剪力，兩者之間在頂層 相差最大，但也僅僅相差8.83%。 圖2 最大層剪力

可見，柱腳剛接方案的層剪力與柱腳鉸接方案相差不大，但剛接方案能夠更加牢固的把新舊結構聯系在一起，更加有利于力和彎矩的傳遞，使整個加層體系的變形更加協調。

5 最大層位移的對比分析

由圖3可以看出，柱腳采用鉸接形式的加層體系各層層位移要明顯高于柱腳采用剛接形式的加層體系。在原結構處兩者之間的層位移相差比較小，一般控制在12%～18%之間。到了加層部分，兩方案之間的層位移差值逐漸增大，在加層體系的最頂層處，剛接方案的層位圖3 最大層位移

移為80.88mm，而鉸接方案的層位移則增加到了97.85mm，比剛接方案增加 了20.98%。

因此可以看出，加層體系柱腳采用剛接方案后控制層位移的效果要明顯優于柱腳采用鉸接的加層體系。

6小結

綜上所述，直接加層體系柱腳采用剛接后抗側剛度更大，對結構受力分析更加有利，其自振周期要略小于柱腳鉸接方案，層剪力要略大于柱腳鉸接方案，但都相差不明顯。而對于層位移，剛接方案要明顯優于鉸接方案。

參考文獻：

[1]張濤，王元清，石永久，麻建鎖.多層建筑頂部輕鋼加層柱腳節點的設計與構造[J].施工技術，2005，（10）：36-38

[2]劉威.圓形底板剛性柱腳錨固設計研究[D] .武漢：華中科技大學，2011

作者簡介：林浩泉（1991.04—）男，漢，山東莒縣，學生，碩士，單位信息：青島理工大學，研究方向：結構工程。

周東明（1968.10—）男，漢，副教授，主要研究方向：結構優化設計、工程項目管理（招投標合同造價、質量技術）。