防屈曲耗能支撐在三邊簡(jiǎn)支網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究.pdf

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1、第12卷第25期2012年9月科學(xué)技術(shù)與工程Vo1．12No．25Sep．20121671—1815(2012)25-6515—06ScienceTechnologyandEngineefing⑥2012Sci．Tech．Engrg．建筑技術(shù)防屈曲耗能支撐在三邊簡(jiǎn)支網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究鄧國(guó)杰傅昶彬(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，成都610207)摘要采用SAP2000V14．1對(duì)防屈曲耗能支撐在矩形平面三邊簡(jiǎn)支一邊自由的斜放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈塑性時(shí)程分析。在難以直接比較多方案網(wǎng)架結(jié)構(gòu)減震優(yōu)劣的情況下，提出了以綜合軸力減震值作為進(jìn)一步的比較指標(biāo)的方法，并用此方法對(duì)9種防屈曲耗能支

2、撐替換方案的減震效果進(jìn)行了對(duì)比分析。得出了較優(yōu)的替換方案。為今后該類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的耗能減震設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。此外對(duì)結(jié)構(gòu)不同部位的動(dòng)力響應(yīng)也作了分析。關(guān)鍵詞防屈曲耗能支撐三邊簡(jiǎn)支網(wǎng)架結(jié)構(gòu)減震效果綜合軸力減震值替換方案中圖法分類號(hào)TU392．3；文獻(xiàn)標(biāo)志碼A某些影劇院、飛機(jī)庫(kù)、工業(yè)廠房或體育場(chǎng)看臺(tái)的剛度不致過(guò)度削弱，內(nèi)核單元界截面也不宜過(guò)的屋蓋，由于考慮擴(kuò)建或建筑使用功能的要求，矩小。綜合以上因素，本文分析中采用防屈曲支撐1／4形平面的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，往往有一邊不允許布置承重構(gòu)截面替代某三邊簡(jiǎn)支一邊自由的矩形平面斜放四件，而成為三邊支承一邊為自由的形式?。對(duì)于這角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的部分桿件，

3、以減弱該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由于支承非雙軸對(duì)稱，其質(zhì)量中心和剛地震響應(yīng)，為實(shí)際工程減震設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。度中心不重合，從而增大了地震作用的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。1有限元模型目前國(guó)內(nèi)較多的應(yīng)用研究是將防屈曲耗能支撐布置在對(duì)稱網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的周邊一J，而對(duì)于非對(duì)稱網(wǎng)格采用平面尺寸為60m×21m的矩形斜放四角結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究則較少。防屈曲支撐在地震作用錐網(wǎng)架，兩短邊及一長(zhǎng)邊豎向簡(jiǎn)支，另一長(zhǎng)邊自由，下由支撐中心的芯材承受全部軸向力，外圍鋼管和桿件兩端均考慮為鉸接。網(wǎng)架厚2m，網(wǎng)格尺寸灌注混凝土或砂漿則限制芯材彎曲，避免其受壓時(shí)3m×3m。采用輕質(zhì)屋面板，屋面荷載：恒載為0．8屈曲。作為一種性能優(yōu)越的耗

4、能減震裝置，防屈曲kN·m～，活載取0．5kN·m～，雪荷載取0．4kN·支撐能改善傳統(tǒng)受壓構(gòu)件在受軸向壓力時(shí)的屈曲m～。屋面荷載按集中荷載考慮作用于上弦節(jié)點(diǎn)，缺點(diǎn)，具有優(yōu)良的滯回性能，可以有效地降低結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)自重由軟件自動(dòng)計(jì)算(自重系數(shù)取一1)，受地震時(shí)的反應(yīng)J。網(wǎng)架平面及剖面如圖1所示。由于構(gòu)件處于彈性階段并不耗能，所以防屈曲經(jīng)對(duì)該網(wǎng)架的初步計(jì)算，上弦桿件：自由邊采支撐內(nèi)核單元截面不宜過(guò)大；而為了保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用+219×16，與矩形兩短邊相鄰如圖1所示虛線采用,／,180×12，其余均采用+159×6；下弦桿件：自由2012年6月8日收到，7月6日修改第一作者簡(jiǎn)介：鄧國(guó)

5、杰(1991一)，男，四川自貢人，研究方向：鋼結(jié)構(gòu)邊及與自由邊平行相鄰的一排桿件采用O0×50，失穩(wěn)及抗震。E—mail：dadadadong@163．tom。其余均采用l14×5；腹桿：圖1中粗實(shí)線采用通信作者簡(jiǎn)介：傅昶彬，男，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師，副教授。E．4,18o×12，其余采用+95×4．5。網(wǎng)架的一般桿件均mail：fucb58@163．tom。采用Q235鋼材，屈服強(qiáng)度為235MPa，楊氏彈性模科學(xué)技術(shù)與工程12卷輜瓣譬量E=206GPa，質(zhì)量密度7800kg·1TI一，泊松比構(gòu)的整體穩(wěn)定性，網(wǎng)架自由邊上下弦桿5件4不3宜2替0=0．3，重力加速度g=9．8

6、1m·s～；用于替換桿件換8J。防屈曲支撐內(nèi)核單元屈服后才耗能，所以應(yīng)的防屈曲支撐(BRB)芯材采用屈服強(qiáng)度為170MPa替換受力較大的桿件，同時(shí)由于內(nèi)核單元采用截面的軟鋼，彈性模量為206GPa。采用SAP2000軟件，較小的軟鋼，所以不宜替換受力過(guò)大的桿件，所忽略水平地震作用影響及行波效應(yīng)，輸入的豎向地以所替換桿件受力應(yīng)較大。又由于防屈曲支撐主震時(shí)程曲線由1976年中國(guó)天津波處理得到，時(shí)長(zhǎng)要特點(diǎn)是改善傳統(tǒng)受壓構(gòu)件在受軸向壓力時(shí)的屈19．11s，時(shí)間間隔0．01s，峰值加速度0．4g，見(jiàn)圖曲缺點(diǎn)，如果替換受拉桿件，則未發(fā)揮外圍套管的2。Ritz阻尼，阻尼比取0．02。防屈曲

7、支撐本構(gòu)模型約束作用，所以宜考慮替換受壓桿件_2』。綜上所采用Bouc．Wen模型以達(dá)到較高的精度，屈服后剛述，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)中受軸壓力較大的桿件進(jìn)行替換。對(duì)度與彈性剛度比值參照有關(guān)文獻(xiàn)合理取值，通網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析可知，上弦桿件：桿件軸力過(guò)在SAP2000中定義Wen塑性連接單元實(shí)現(xiàn)防屈分布極不均勻，自由邊支座附近斜桿所受拉力大于曲支撐的模擬，其中屈服后剛度與彈性剛度比值取上弦平面中部桿件所受拉力，上弦桿受拉與受壓混為0．0128。分析采用SAP2000中快速非線性分析合分布；自由邊桿件自支座向跨中由受拉