框架结构防屈曲耗能支撑抗震性能研究论文_王建合

王建合

唐山柒麟正东房地产开发有限公司 063020

摘要:防屈曲支撑(Bucking Restrained Brace,简称BRB)作为一种当今颇具应用前景的耗能减震构件,可以在地震来临时展现出良好的耗能能力和延性。本文简要介绍了BRB的基本原理和布置原则,并结合工程案例,采用有限元软件对一栋采用支撑型耗能器的学校建筑(9度区)进行了动力弹塑性分析和抗震性能评价,分析结果表明:在结构的合理位置设置BRB可以有效地提高原结构的抗震性能,是实现建筑结构基于性能化设计的有效方法。

关键词:防屈曲耗能支撑;弹塑性分析;9度区;抗震性能

Abstract:As a kind of prospective energy dissipation and vibration reduction component,nice energy dissipation capacity and ductility of buckling restrained brace(BRB)could be exhibited when the structures subjected to the earth quake.In this paper,basic principle and arrangement principle of BRB have been introduced briefly,and on the base of an engineering case,dynamic elastic-plastic analysis and evaluation of seismic performance of the structure which has used support type energy dissipators in 9 regions have been done.It has been indicated that seismic behavior of the structure would be improved when BRB has been arranged reasonably in structures by the analysis results,and BRB scheme is a effective way to design based on the structure performance.

Keywords:buckling restrained brace;elastic-plastic analysis;9 regions;seismic behavior

一、BRB的基本原理和布置原则

(一)基本原理

BRB主要由核心受力芯材、约束系统(钢管、砂浆、混凝土等)和无粘结材料组成。其工作原理为:支撑构件在地震作用下所承受的轴向力作用全部由核心受力芯材承受,芯材在轴向拉力和压力作用下屈服耗能,外围钢管和套管内灌注的混凝土或砂浆给芯材提供约束,避免芯材受压时发生屈曲破坏。

相关试验表明防屈曲支撑具有很好的变形能力和抗疲劳性能(见图1),可以应用于各类建筑结构,特别是高烈度区建筑、需要高标准设防的建筑、加固项目和大跨度结构等。

在Y向罕遇地震作用下结构的塑性铰分布情况见图9,结构中主要构件的塑性铰基本处于弹塑性阶段,表明当罕遇地震作用于此BRB框架结构时,结构可以有效地抵抗罕遇地震作用,可以防止结构发生倒塌,并保证相关生命的安全。

三、结论

本文首先简要介绍了BRB的基本原理和布置原则,随后根据BRB的相关性能和布置原则在工程算例(此算例小震不满足规范要求)中布置BRB,并对BRB框架结构的抗震性能和BRB性能进行了研究和分析,得出以下结论:

1.防屈曲支撑的滞回曲线饱满,耗能效果良好,可以显著提高结构的阻尼比;

2.高烈度区建筑结构通过利用防屈曲支撑的抗震性能,将其设置在结构内与原结构构件协同工作,可以大大提高结构的抗震性能,并可以使结构具有较好的可靠度;

3.防屈曲支撑在提高结构刚度的同时又能较好地控制结构的刚度,从而减小结构地震力,相比传统加强方案,可以减少可观的材料用量,具有良好的工程应用前景。

参考文献:

[1]周云.防屈曲耗能支撑结构设计与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2]GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].2008版.北京:中国建筑工业出版社,2002.

[3]北京金土木软件技术有限公司.SAP2000中文版使用指南[M].北京:人民交通出版社,2012.

论文作者:王建合

论文发表刊物:《基层建设》2015年25期供稿

论文发表时间:2016/3/23

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