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钢框架—中心支撑双重抗侧力体系的剪力分配率分析

王铁军  
【摘要】:钢框架一中心支撑体系是高层钢结构常用的双重抗侧力体系的一种,目前作为一种经济、绿色、有效的抗震结构体系被应用于高层建筑结构中。但是设计不当的该体系在罕遇地震作用下容易遭到严重破坏甚至发生倒塌现象。 为了实现二道防线的目的,在钢框架—中心支撑结构体系设计中,大多数情况需要对框架的刚度做适当调整,但是国内规范对框架调整的相关规定的理解还存在一定异议,同时这种人为调整对于结构弹性、弹塑性时程响应(特别是某些层间支撑丧失承载力后)的影响尚少有资料介绍。 利用可以考虑几何与材料非线性的大型有限元软件ABAQUS,通过有限元计算结果与已有振动台试验结果的对比,模拟结果与试验结果基本吻合,从而验证了有限元软件ABAQUS进行弹塑性时程分析的可行性,确定了相关的计算参数,同时,采用Python语言编制了将PKPM计算模型直接导入ABAQUS中的程序,大大节约了ABAQUS的建模成本。 在已有的参数基础上,针对—实际工程模型进行了反应谱分析和弹性、弹塑性时程分析,比较了PKPM、SAP2000和ABAQUS不同软件的计算结果之间的差别;分析了整体建筑物在罕遇地震作用下结构构件塑性发展过程,结果表明按我国抗震规范进行的框架部分剪力调整能够保证钢框架—中心支撑体系遭受罕遇地震作用时,在支撑失效后框架仍能起到防止结构坍塌的二道防线作用。 为了对我国抗震规范中关于钢框架—中心支撑体系剪力调整的合理性进行研究,利用设计软件PKPM,按照不同层数、设防烈度和是否按照规范进行剪力调整等因素设计了相应的16个规则结构模型,运用有限元软件ABAQUS,对上述各种模型进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以我国抗震规范中关于钢框架—中心支撑体系的弹塑性层间位移角为衡量指标,分析表明对规则结构的钢框架—中心支撑体系的框架部分地震剪力分配率可以满足每层框架至少能承担该层剪力的25%,而不是底部总剪力的25%。


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