人字形中心支撑钢框架的结构影响系数.pdf

第 23卷 第 1期 苏州科技学院学报 (工程技术版) V01．23 No．1 2010年 3月 JournalofSuzhouUniversityofScienceandTechnology(En~neefingandTechnoloyg) Mar．2010 人字形中心支撑钢框架的结构影响系数 程美涛， 顾 强 (苏州科技学院土木工程学院，江苏 苏州215011) 摘 要 ：利用 ANSYS有限元软件 ，采用增量动力时程分析(IDA)法 ，研究人字型中心支撑钢框架 (CBSF)的结构延性 折减系数 凡、结构超强系数Rn和结构影响系数 R，分析 了结构层数、跨数、跨度 、高跨 比、周期和支撑跨数等参数对 它们的影响，给 出了人字型中心支撑钢框架 建议值 。 关键词 ：人字型中心支撑钢框架 ；增量动力分析法 ；结构影响系数 中图分类号 ：TU352．1 文献标识码 ：A 文章编号：1672-0679(2010)010025--O5 结构在强烈地震作用下进入塑性后具有一定的延性和耗能能力。现代抗震设计理论采用结构影响系数 R对设防烈度下的弹性反应谱进行折减 ，得 出结构的设计地震作用 ，然后按照弹性方法进行结构设计。国外 对不同结构体系的结构影响系数进行 了大量的研究，并给出了相应的结构影响系数建议值。而我国现行的 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)采用小震弹性设计法 1【]，基于混凝土结构 ，隐含的结构影响系数尺取 为2．8125。这个取值对钢结构而言，不但没有充分发挥其较好的延性和耗能能力来减小结构的设计基底剪 力，而且 由于较小的阻尼反而会使得钢结构较混凝土结构的设计基底剪力更大。 人字形 中心支撑钢框架为双重抗侧力体系 ，具有整体刚度大和梁柱节点弯矩小等优点，成为多高层建筑 中广泛采用的抗侧力体系之一。本文依据我国规范l-【4]和文献 5【]设计 了 12个人字形 中心支撑钢框架 ，基于 IDA法的分析得出人字型中心支撑钢框架的R值。 1 结构影响系数 按极限状态设计法 ，结构影响系数的定义如图 1所示嗍。图中横坐标为结构顶点的水平位移 ，纵坐标为 结构基底剪力 ；OA线为结构保持完全弹性时的反应曲线 ，OBCD为理想弹塑性结构的反应 曲线 ，OBEFD为 强震下结构的实际反应曲线 ；A点为中震 (设防地震)弹性性能点，B点为小震 (多遇地震)性能点，C点为显 著屈服点，D点为实际结构最大位移性能点； 、V、V分别为中震下结构保持完全弹性时最大基底剪力、显 著屈服时基底剪力、设计基底剪力 ； 、△、 为对应的顶点水平位移 ；△一为实际结构顶点的最大侧移。 结构影响系数 与结构体系的延性和能量耗散能力有关7[1，为地震动作用下结构保持完全弹性所需要 的最低强度与相同地震动作用下结构保持非弹性反应 的设计强度之比，这里所说的强度是指基底剪力。结 构影响系数 R=V。／F(V／ )／(／ )= n。式 中， ／ 为结构延 性折减系数 ； 为结构超强系数。 2 有限元模型 12个结构模型的编号和设计参数见表 1。各模型层高均为 3．6m。 结构模型的楼面恒荷载为 4．2kN／m ，屋面恒荷载为 5．3kN／m，楼、屋 面活荷载为 2．0kN／m ，雪荷载 0．4kN／m ，基本风压 0．3kN／m，地面粗 糙度为B类 。抗震设防烈度为 8度 ，设计基本地震加速度为 0．3g，建 筑场地类别为 Ⅱ类 ，设计地震分组为第一组 。钢结构构件均采用 图 1 结构的总体反应曲线 [收稿 日期]2009-04-02 [基金项 目]国家 自然科学基金资助项 目 [作者简介]程美涛(1982-)，男，山东潍坊人 ，硕士研究生。 26 苏州科技学院学报 (工程技术版) 20l0 Q235B钢材。支撑的强轴布置在支撑框架平面外 ，保证其不发生平面外失稳和弯扭失稳。 表 1 各结构模型设计参数汇总表 模型编号 跨数 跨度 m／ 层数 支撑跨数 模型