横梁未加强人字撑对的性能和设计.pdf

横梁未充分加强型人字支撑对的 静力弹塑性分析 TONGENSHU 童根树 浙江大学建筑工程学院 一 目的 • 1 在美国，对于普通人字撑框架OCBF而言，允许支撑跨 横梁不考虑不平衡力的作用。这样做的后果是人字撑的后 期抗侧承载力和后期抗侧刚度大幅度退化，形成薄弱层破 坏模型[1,2,3,4]。为了弥补这个缺点，普通人字撑框架的 U 性能系数（=3.25 ）取得比较低，设计用地震力比考虑不 NSH 平衡力作用的特殊人字撑框架（=6）大84.6%，即不考虑 ONGE 不平衡力的普通人字撑框架的支撑截面尺寸要大许多。 T （6/3.25＝1.846） • 2 对于特殊人字撑框架SCBF，美国抗震规范ANSI[6]对于 单层或多层房屋中顶层的支撑跨横梁，不要求考虑人字拉 压支撑的竖向不平衡力。我国新版抗震规范[8]也有类似 建议。 • 3 对于已建房屋的加固，建筑的主要结构构件（如梁、 柱）可能无法再改变，往往是直接在框架内增加钢支撑。 对于建筑跨度是层高的2—3倍的立面布置，添加人字撑最 为合适，但是此时横梁可能无法承受拉压支撑间的不平衡 力。 ENSHU • 4 非抗震区，钢结构支撑体系设计时并不考虑这些抗震原 ONG 则和理念，人字撑跨的横梁也无需考虑不平衡力的作用。 T （但是随着近年来恶劣气候的频繁出现（例如，2005年 美国飓风“卡特里娜”；2011年美国飓风导致342人丧生、 无数房屋破坏），此时，受压支撑也可能屈曲，未加强的 横梁也会受到拉压支撑间的不平衡力的作用并形成塑性 铰。） • TONGENSHU 图1 顶层，单层，不加强 • TONGENSHU 图2，现有混凝土结构加固，新设计的也可以 • 处于非抗震区的新加坡，所有的建筑都没有考虑 抗震要求，但是新加坡学者已经开始思考和研究 这种没有考虑抗震原则和理念的建筑抵抗极端环 境的能力，以帮助判断在台风或飓风随时可能到 NSHU 来的地方是否需要推行一些必要的抗震原则和理 念。 TONGE • 5 为什么要加强横梁？ 这个问题的回答是要从“不加强横梁会带来什 么后果”来进行。 • 6 加强横梁不可能实现时的处理： TONGENSHU 图3 横梁太大不可行的措施及其评论 • 基于这些原因，对横梁未充分加强型人字 支撑对进行弹塑性分析，研究它的工作性 能，以认识横梁未充分加强型人字支撑对 NSHU 在受压撑杆屈曲后的抗侧力性能的演变， TONGE 对非抗震要求的人字撑体系提出设计要 求。 二、几何分析模型及有限元分析模型 未充分加强型横梁 σr