框架-核心筒结构屈曲约束支撑的优化

作     者：宋晓玉 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王海荣

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：框架-核心筒结构 屈曲约束支撑 楼层位置 支撑个数 支撑形式 振型分解反应谱法 时程分析法 

摘      要：屈曲约束支撑作为一种新兴耗能构件,可同时胜任支撑构件和阻尼器两种角色,从而充分耗散地震能量,提高结构的变形能力和抗倒塌性能。在超高层结构中,通常采取竖向均匀布置屈曲约束支撑,这种布置方式虽然考虑了竖向刚度分布的均匀性,但造价过高,同时给结构增大负重,影响了屈曲约束支撑的推广使用。而在结构的部分楼层中合理布置屈曲约束支撑,不但能够提高结构整体的抗震性能,使整体结构变形、受力均匀,同时可以充分发挥屈曲约束支撑的优势,以较少的支撑用量达到最佳的减震效果。本文主要运用SAP2000有限元分析软件,以实际的钢筋混凝土框架-核心筒结构为工程背景,建立有限元模型进行分析。采用静力振型分解反应谱法和动力时程分析法,对屈曲约束支撑在不同楼层位置处、布置不同支撑个数并变换不同支撑形式的方案进行结构抗震性能对比分析,从而确定钢筋混凝土框架-核心筒结构屈曲约束支撑的最优布置方案,并对最优布置方案进行弹塑性时程分析,得出以下结论:(1)在结构部分楼层中合理布置屈曲约束支撑,可以提高结构整体刚度但对周期、质量影响较小,同时减小整体结构变形,未出现新的薄弱层,整体结构受力均匀。(2)本文钢筋混凝土框架-核心筒结构地面上26层,分析结果表明,屈曲约束支撑的最优布置楼层位置在3、4层处,即在房屋总高的1/6～1/8处;在最优楼层位置处,采用8个屈曲约束支撑均匀对称布置在四个拐角位置,能有效减小结构变形,减震效果最佳。(3)屈曲约束支撑的最优布置方案为:在最优楼层位置处四个拐角对称布置8个支撑,上层V形下层倒V形整体X形布置,减小最大层间位移角27.864%,最大减小楼层剪力9.637%,说明两层布置为X形能最大程度发挥支撑的减震效果。(4)在罕遇地震作用下,对最优屈曲约束支撑布置方案进行弹塑性时程分析,主要包括层间位移角、顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线、基底剪力等,分析得出:采用最优屈曲约束支撑布置方案后,结构具有较强的变形能力和安全储备,弹塑性基底剪力均小于弹性模型在大震下的基底剪力,屈曲约束支撑的耗能性得到充分利用,减小了结构在大震作用下的地震响应,增大了结构的安全性。