连柱钢框架结构耗能连梁可替换性分析.pdfVIP

第30卷 第1期 苏州科技大学学报(工程技术版) V01．30No．1 Suzhou and Mar．2017 2017年3月 Journalof ofScience and University Technology) Technology(Engineering 连柱钢框架结构耗能连梁可替换性分析 刘 兵．赵宝成 (苏州科技大学土木工程学院，江苏苏hi215011) 摘要：连柱钢框架结构由耗能连梁连接框架结构的毗邻双柱构成，地震作用下连梁首先屈服耗散地震能量。避免 或延缓主体结构损伤。为了研究连柱框架结构连梁的可替换性，设计了2组不同结构高跨比、1组不同结构层数和1 组不同构件钢材等级的算例。采用有限元分析软件对算例进行Pushover分析，分析不同高跨比、层数和钢材等级对 连柱框架结构可替换性的影响。分析结果表明：基于等能量原理的三折线模型适用于确定连柱钢框架结构耗能连梁 的替换范围；高跨比系列算例的层间位移角介于1／180rad至1／45rad之间时耗能连梁可进行替换；给出了不同层数 连柱钢框架结构耗能连梁可替换层间位移角限值的变化规律；采用高强度钢材作为非耗能构件后，耗能连梁可替换 层间位移角的范围增大．耗能连梁层问位移角可替换的下限基本不变，上限随钢材强度的提高而增加。 关键词：连柱框架结构；耗能连梁；三折线模型；层问位移角 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：2096—3270(2017)01—0013—06 随着抗震理论的发展，新型材料的使用，满足现行规范设计的结构能达到“大震不倒”的设计要求【l】。然 而当建筑经历大震后，部分构件受到严重破坏无法使用，结构失去使用功能，造成严重的经济损失。目前实 现震后建筑结构使用功能快速恢复已成为国内外的研究热点[2-31。 Column Frame 连柱钢框架结构t4-71(Linked System，简称LCF)易于更换屈服的耗能连梁，能够快速恢复 结构的震后使用功能。连柱钢框架结构(图1)由两部分组成[81：(1)耗能连梁连接双柱构成连柱系统，形成抗 侧力构件的第一道防线；(2)与之相连的框架结构，构成抗侧力的第二道防线。连柱钢框架结构可采用可替 换连梁，地震作用下，连梁首先进入塑性耗散能量，通过更换耗能连梁可以快速恢复结构的使用功能【9]。 理想的连柱钢框架结构在单向水平荷载作用下的屈服机制睢o】如图2所示，分为三个阶段——弹性、快速 修复和防止倒塌阶段。其中横坐标△为结构顶点的水平位移，纵坐标y为结构受到的总水平荷载，“c和y心 分别为连柱部分和框架部分承担的水平荷载。连柱钢框架结构中的连梁可作为“保险丝”，在框架梁产生塑 性铰之前进入塑性。在设防地震作用下，仅连梁进入塑性，结构处于快速修复阶段。在罕遇地震作用下，连梁 和框架梁均可能屈服，结构具有足够的延性和能量耗散能力以防止结构倒塌。 图1连柱框架体系的立面示意图 图2理想化的LCF结构和构件的推覆曲线 [收稿日期】2016—10—18 [基金项目】江苏省高校自然科学研究重大项目(15KJA560002) [作者简介】刘兵(1990-)，男，江苏张家港人，硕士研究生。 通信联系人：赵宝成(1970一)，男，教授，博士，从事钢结构抗震性能研究，Email：zhaobc2000@163．COB。 万方数据 14 苏州科技大学学报(工程技术版) 2017 1 算例设计 均为8．4m，连柱的柱距确定为1．5In，耗能连梁设计为剪切型。抗震设防烈度为8度(0．309)，场地类别为Ⅱ 类．设计地震分组为第一组，C类地面粗糙度，基本风压0．30