框架-屈曲约束支撑体系的应用

2020-07-17张辉

商品与质量 2020年13期

张辉

同圆设计集团有限公司山东济南 250000

随着国内经济水平的提高和国家对建筑抗震安全的重视，全国及各省市均针对中小学校、幼儿园及医院类建筑提出更高的抗震设防要求[1]。这基本上是一个多层结构。对于高强度区域中的混凝土结构，框架结构太小，层之间的移动不满足，使用框剪结构可能会导致问题，例如剪力墙中的力过大、钢筋过多以及基础设计问题。此外，剪力墙的过度刚性大大增加了结构的刚度，大大增加了地震效应，从而形成了恶性循环。通过框架-支撑提高了结构的侧移刚度而不改变结构形状，解决了结构层之间的位移角度不符合法规要求的问题。但是，普通支撑在承受压力时会发生屈曲，并且屈曲后支撑的刚度和承载力能力会急剧下降[2]。结构会毫无征兆的发生破坏，有安全问题。

1 屈曲约束支撑的提出

为了解决普通支撑的压力屈曲和滞回性能差的问题，将套管安装在支撑外，以消除支撑的压力屈曲，形成防屈曲支撑（图2）。防屈曲支撑由约束单元约束内核钢支撑，以约束内核钢支撑，从而防止内核钢支撑在压力下屈曲[3]。内核钢支架和约束单位可以自由滑动，并且仅受工作力的约束，屈曲应力支承受拉伸压力的影响，合理设计后，防屈曲支撑具有良好的延性和稳定性（图1），可用作减震阻尼器和抗震元件。

图1 屈曲约束支撑与普通支撑的滞回性能

图2 屈曲约束支撑的构成

2 实际工程应用

在实际工程中，防屈曲支撑应布置在能够充分利用其能量消耗功能的位置，或布置在支撑内力较大的位置和地震作用地下高度偏移的楼层上。这项规定必须符合下列要求：

1.遵守整体统一和局部集中的原则，同时尽可能对称。抗弯支撑必须沿结构的两个主轴排列，并且结构的动态特性必须在两个主轴上相似。

2.尽可能的将其放置在结构外部，以提高结构的扭转效果，从而最大限度地提高支撑结构的能量消耗效率。

3.使用单斜撑支撑、人字形类字符或v型，而不是k型或x型。支撑与柱之间的连接角度必须介于30度和60度之间。

图 3支撑布置完的结构模型

本工程地面5层，结构高度22.8m，抗震强度8度（0.20g）。本次设计地震分为第二组，现场为Ⅱ类，Tg=0.40s，抗震防护分为重点防护类（乙类）。本工程地震效应计算为8度（0.30g），抗震措施计算为9度。

利用YJK软件分析了多次地震时的模态分解反应谱。在结构设计中，通常使用相等的截面杆单位模拟屈曲应力支撑，以便于计算和分析。结构的最大移动角度为1/458，不符合1/550标准。防屈曲支撑可提高建筑的抗震性能[4]。由于地震频繁，位移角度为1/600，在多遇地震作用下处于弹性工作状态，能够给结构提供抗侧刚度和抗扭刚度。满足规范要求。