雙重體系屈曲約束支撐混凝土框架初步設(shè)計(jì)研究.pdf

1、屈曲約束支撐作為一種金屬屈服型耗能器，因其受壓不屈曲的特性和穩(wěn)定的滯回耗能性能被廣泛應(yīng)用于新建結(jié)構(gòu)和已有結(jié)構(gòu)的加固改造工程。屈曲約束支撐-抗彎鋼框架雙重體系已被證明具有非常良好的抗震性能，而對(duì)于屈曲約束支撐和混凝土框架組成的雙重體系研究較少，在混凝土框架中運(yùn)用屈曲約束支撐缺少足夠的理論研究基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)指導(dǎo)。為此，本文在對(duì)RC框架構(gòu)件和BRB構(gòu)件準(zhǔn)確模擬的基礎(chǔ)上，分別針對(duì)小震設(shè)計(jì)、中震設(shè)計(jì)和性能設(shè)計(jì)做了相關(guān)研究，主要工作和成果如下:

2、　　(1)介紹了屈曲約束支撐混凝土框架在Perform-3D軟件中的模擬方法，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校核，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。結(jié)果表明，采用纖維模型和塑性鉸模型都能夠較為準(zhǔn)確的模擬框架構(gòu)件的骨架曲線和滯回法則，Perform-3D軟件自帶的BRB單元也能夠準(zhǔn)確模擬出屈曲約束支撐的隨動(dòng)強(qiáng)化、等向強(qiáng)化、曲線飽滿度、拉壓強(qiáng)度不等、屈服后拉壓剛度不等等特性，相比普通的彈塑性二力桿單元精度有很大提高。
　　(2)介紹了屈曲約束

3、支撐混凝土框架雙重體系(BRB-RC框架)的相關(guān)設(shè)計(jì)理論，并提出沿用中國(guó)規(guī)范“小震設(shè)計(jì)、大震驗(yàn)算”的思路，采用支撐框架抗側(cè)剛度比這一參數(shù)控制支撐布置數(shù)量來(lái)設(shè)計(jì)BRB-RC框架的思路;本文通過(guò)選取不同剛度比參數(shù)設(shè)計(jì)同一框架，研究了合理的剛度比取值，彈塑性時(shí)程分析結(jié)果表明:對(duì)于按8度區(qū)設(shè)計(jì)的屈曲約束支撐混凝土框架結(jié)構(gòu)，屈曲約束支撐對(duì)混凝土框架抗震性能的加強(qiáng)不是無(wú)限的，當(dāng)剛度比小于1.5時(shí)，加強(qiáng)效果明顯;當(dāng)剛度比大于1.5以后，BRB對(duì)框架的

4、抗震性能的加強(qiáng)效果明顯減弱，合理的剛度比范圍應(yīng)為k≤1.5。
　　(3)以美國(guó)規(guī)范基于中震的設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，提出了一種運(yùn)用Pushover和FEMA440等效線性化方法直接計(jì)算結(jié)構(gòu)體系R值的方法。本文比較了常見(jiàn)的目標(biāo)位移求解方法的精度，將此方法用于求解屈曲約束支撐混凝土框架結(jié)構(gòu)體系的R值，并驗(yàn)證了此方法的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明:FEMA440等效線性化方法相比ATC-40能力譜法和FEMA356等效位移系數(shù)法在求解目標(biāo)位移方面有更高的精

5、度;采用新提出的求解結(jié)構(gòu)體系R值的方法是有效可靠的;對(duì)于剛度比大于1.0且層數(shù)不高于9層的BRB-RC框架結(jié)構(gòu)，地震反應(yīng)折減系數(shù)可取R=5.5。
　　(4)針對(duì)BRB-RC框架雙重體系，考慮框架在滯回過(guò)程中的剛度退化，應(yīng)用預(yù)設(shè)的變形形狀、屈服機(jī)制、等效單自由度體系和等效線性化方法，提出了一種直接的基于性能的設(shè)計(jì)方法。結(jié)果表明，運(yùn)用本文所提出的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)BRB-RC框架結(jié)構(gòu)，能夠滿足目標(biāo)位移角限制，屈服機(jī)制合理，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形需求也