次框架支撐對巨型框架結(jié)構(gòu)的影響.pdf

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1、次框架支撐對巨型框架結(jié)構(gòu)的影響詹淼(合肥工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計研究院，安徽合肥230009)摘要：采用大型有限元軟件ANSYS對三種不同次結(jié)構(gòu)支撐方案的巨型框架模型進(jìn)行了彈塑性時程分析對比。計算結(jié)果表明，增加次框架支撐的巨型框架結(jié)構(gòu)的樓層位移，層間相對位移顯著減小，說明增加次框架支撐能明顯增加巨型框架的耗能能力，降低結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。關(guān)鍵詞：巨型框架結(jié)構(gòu)；ANSYS軟件；彈塑性時程分析中圖分類號：TU973．2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672—401112012)06—0053—02Theimpactofincreasingthesupportofhypo—-frametoMega—-

2、framestructureZHANMiao(胛urinstituteofArchitectural如劬，Hefei230009，China)Abstract：UsingtheANSYSfiniteelementsoftware，itwasconductedaNonlineard，mamictimehistoryanalysisofthreeplaIlSofdifferentkindsofsupportofhypo—frame．Theresultsshowthatfloordisplacement，relativedisplacementbetweenlay—el'8ofmeg

3、a——framewhichin—creasedthesupportofhypo——framedecreasedsignificantly，indicatingincreasedsupportofhypo—frameCansignificantlyincreasetheenergydissipationcapacityofmega—frametoreducetheseismicresponse．Keywords：mega—frame—corewallstructures；ANSYSsoftware；Nonlineardynamicanalysis0前言巨型結(jié)構(gòu)體系中的鋼筋混凝土巨

4、型框架結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)：黽由主次兩級結(jié)構(gòu)組成，它不但傳力明確、整體性好、空間劃分更自由靈活，并且還可以減少材料用量，充分發(fā)揮材料和結(jié)構(gòu)性能，降低工程造價。因此，開展巨型框架結(jié)構(gòu)體系的研究，有其重要的理論價值和實(shí)際意義。國際通用有限元軟件ANSYS提供了上百種單元類型，并具有強(qiáng)大的前處理和后處理功能，為巨型結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬提供了方便。1結(jié)構(gòu)模型巨型框架模型為框架簡體混凝土結(jié)構(gòu)，總高度201m，55層。普通框架層高3600mill，巨型層層高4200mm，第11、22、33、44及55層為巨型層，共55層，總高度(4．2+36)×5=201m，高寬比為5．58。兩端

5、設(shè)7800×7200(mm)的簡體巨型柱，各筒四角設(shè)有方鋼管柱，巨型柱在巨型層上下樓層處鋼骨梁穿過簡體。巨型層上下樓板處設(shè)交叉鋼骨梁，節(jié)點(diǎn)處設(shè)方鑲：管柱，并設(shè)柱間雙向交叉支撐。結(jié)構(gòu)重要系數(shù)為1．1，7度設(shè)防，Ⅱ類場地，第一設(shè)計分組。在結(jié)構(gòu)有限元建模中，結(jié)構(gòu)底柱邊界條件按下端剛接處理。主框架柱、梁和次框架柱、梁等構(gòu)件均采用平面梁單元(Beaml88)進(jìn)行模擬，樓板和筒體剪力墻按殼單元(shelll81)進(jìn)行模擬。為了研究不同子框架支撐對巨型結(jié)構(gòu)的影響，設(shè)定三種方案來進(jìn)行對比研究，方案1：不加支撐；方案2：在邊上加叉形支撐；方案3：在中間加叉形支撐。有限元模型如圖1所示。由于鋼、混

6、凝土是兩種不同材料，所以采用ANSYS梁單元自定義截面的方法建模，如圖2所示?；炷恋膽?yīng)力一應(yīng)變關(guān)系采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010—2002)>中的混凝土受壓的本構(gòu)關(guān)系，鋼材Q235鋼的本構(gòu)關(guān)系采用的是理想彈塑性模型，鋼材的屈服應(yīng)力取210N／mm2?！綼J方案1(b)方案2(t】方案3圈1三種不同次框架支撐的有限元模型馥歹過全2l、h22㈡ZV‘小2t2卟

7、’噶2玀≤歹(a)鋼骨混凝土自定義萊截面(b)鋼管混凝土自定義粱藏面圖2鋼一混凝土組合截面網(wǎng)格劃分2地震波選擇在動力分析中應(yīng)用得較多的是典型的地震記錄。因?yàn)椴煌卣鸩ǖ男再|(zhì)是很不相同的，采用不同的地震記錄對同一建

8、筑物進(jìn)行動力分析，即使記錄的最大加速度相同，其反應(yīng)結(jié)果也相差很遠(yuǎn)。因此，應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的特性、場地土的情況等因素加以選擇。本文選用El—Centro，其加速度峰值分別為341．79al，持時lOs，其加速度時程曲線如圖3所示。400300目200謄10：晏一100—200—300300’時間／0．02s圖3lOs的El—Centro波加速度時程曲線3阻尼取值阻尼用來描述結(jié)構(gòu)在振動過程中能量的耗散方式。AN—SYS程序可以指定以下五種形式的阻尼：瑞利阻尼、和材料相關(guān)的阻尼、恒定阻尼比、振型阻尼