防屈曲支撐在框架剪力墻結構上的設計及抗震性能研究

姜洋

[摘要]我國是一個多地震的國家，長久以來，建筑行業主要采用結構抗震方式提高建筑抗震防災能力，這種方式在提高建筑抗震能力的同時，對建筑結構造成一定的限制。隨著建筑功能的發展，結構抗震方式難以適應新時期建筑工程施工技術要求。耗能減震技術開辟了抗震加固的新途徑。防屈曲耗能支撐技術作為一種新型的耗能減震技術，在國內也已開始嘗試使用。本文的在一棟框架剪力墻建筑上設置防屈曲支撐體系。研究防屈曲支撐體系在框架剪力墻結構上的剪減震性能。

[關鍵詞]框架剪力墻結構;防屈曲耗能支撐體系;耗能減震

文章編號：2095-4085（2019）03-0072-03

在一座框架剪力墻結構的建筑物上設置屈曲支撐體系。通過Etabs有限元分析軟件建立兩種不同的結構模型，研究防屈曲支撐體系在框架剪力墻結構上的剪減震性能。

1工程概況

本項目為福建省某工廠宿舍建筑項目，該項目采用鋼混框剪結構，地上建筑共計17層，層高為3m，建筑總高度為51m，高寬比為3.75。建筑空間三維立體圖如圖1所示。本項目抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.1g，設計地震分組為第二組，項目現場場地類別為I類;場地特征周期為0.4s。基于項目實際情況，施工單位采用Etabs軟件進行建模。

2防屈曲支撐體系設計

2.1防屈曲支撐的布置

防屈曲支撐的布置原則在平面上盡量使結構的質量中心和剛度中心重合，在立面上，應避免因局部的剛度削弱形成薄弱層，造成應力集中。對于建筑物建議彈性分析時防屈曲耗能支撐所承受的層剪力V，和層間總剪力V滿足Vb≥φV，對于框架結構φ宜取0.4～0.6。本結構為框架剪力墻結構，可以適當的減小，φ取0.3～0.6。通過計算，初步確定防屈曲支撐面積分別為1～6層：2940mm2，7～12層：2440mm2，13～18層：1960mm2。防屈曲支撐布置立面圖、三維立體圖如圖1所示。

2.2防屈曲支撐結構的驗算

在多遇地震下的結構的彈性變形和抗震承載力的驗算，在這個階段中防屈曲支撐不進入耗能狀態，所以只能提供剛度不提供阻尼，其驗算方法可以采用振型分解反應譜法。多遇地震下，為了結構更加的合理，建議彈性分析時防屈曲耗能支撐所承受的層剪力V。和層間總剪力V滿足Vb≥?V，對于框架剪力墻結構，?取0.3～0.6。X向間剪力見表1。

由表中可見，本設計的剪力比的范圍在0.32～0.51之間，符合剪力比在0.3～0.6之間的要求，所以滿足設計要求。

3原結構、防屈曲支撐結構地震反應對比

防屈曲耗能支撐具有較強的非線性，所以本節選用時程分析法對原結構、防屈曲支撐結構作對比分析。

3.1加速度反應分析

列原結構、防屈曲耗能支撐結構在T種波下的的加速度峰值如表2所示。

小震作用下，防屈曲支撐結構相比原結構的頂層加速度稍有減小，最大減小幅度為8.00%;而在大震作用下，相比原結構，防屈曲支撐結構的加速度反應峰值最大減小了19.19%，可見防屈曲耗能支撐體系在大震作用下的耗散能量有所增加。

3.2基底剪力分析

列原結構、隔震結構、防屈曲耗能支撐結構在T種波下的的基底剪力值如表3所示。

在小震的作用下，建筑防屈曲耗能支撐體系的基底剪力略有提高，變化幅度為4.06%。此時，建筑防屈曲支撐沒有進入耗能狀態，因為沒有產生塑性變形，所以只能依靠提供剛度支撐而沒有提供阻尼支撐，相當于建筑項目結構增強了側向支撐。通過分析建筑剛度及反應譜曲線情況，當建筑剛度增大時，自振周期縮短，而反應在地震反應譜曲線中，而對于長周期運營的建筑來說，周期縮短意味著震影響系數a增大，表現為建筑地震反應增大，而當剛度增大時，建筑層間相對位移減小，其耗散能量自然下降，因此，在小震的作用下，建筑防屈曲支撐結構基底剪力咯有提高是合理的。

在大震的作用下，較原結構而言，新增加防屈曲耗能支撐體系能夠有效耗散地震給建筑造成的影響，經計算研究，結構的基底剪力最大降低23.21%的地震作用力，隨著產生的是支撐體系的耗散能量有所上升。

4結論

本文通過對加人防屈曲支撐結構和原結構建筑地震反應進行對比研究，得出結論如下，在框剪結構上，防屈曲耗能支撐體系耗能能力顯著。小震的作用下，防屈曲支撐不進入耗能狀態，只能提供剛度而不提供阻尼作用，相當于在原結構上增加了側向支撐，而在大震的作用下，防屈曲耗能支撐體系發揮了阻尼減震作用，在未進入非彈性階段時先耗散了地震能量，具有良好的抗震防災作用。

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