多、高层钢结构的抗震性能研究（论文）.pdf

第45卷第23期 2Ol8年l2月 建筑结构 Building Structure 建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 多 、 高 层 钢 结 构 的 抗 震 性 能 研 究 姜 伟 ， 梅 倩 (中国建材 国际工 程 集 团有 限公 司，上 海 200061) [摘 要 ]由梁柱节点形式、钢框架 一支撑布置方式，钢结构体系入手展开对多、高层钢结构抗震性能的讨论和研究。对比 不同形式梁柱节点对抗震性能的影响，利用试验方式通过有限元法探明不同支撑配置方式下钢框架一支撑结构的抗震性能优劣， 对比不同结构体 系抗震性能优缺点并分析在实际工程中的适用情况。 [关键词 ]结构节点 ；抗震性能 ；支撑布置方式 [中图分类号 ]Tu 391；Tu 311_3 [文献标志码 ]A [文章编号 ]1001—523X (2018)23~)012—02 Seism ic Behavior of M ulti Story Tall Steel Structures Jiang Wei，Mei Oian [Abstract]The discussion of beam—column joint form，steel flame—support arrangement and steel structure system to discuss the seismic performance of multi—story steel structures．Comparing the effects of different forms of beam—column joints on seismic performance，the finite element method is used to prove the seismic perform ance of steel frame—support structures under different support configurations，and the advantages and disadvantages of seismic performance of different structural systems are compared，analysis of the application in actual engineering． [Keywords]structural node：seismic performance；support arrangement 1 节点形式对抗震性能影响 对于多、高层钢结构来说，梁柱节点形式应用最广的是 栓焊混和连接节点，而对梁柱节点的抗震性能国内外己开展 了多项研究。在同等试验情况下，当把梁柱节点的不同位置 进行削弱操作后，其中梁柱节点界面削弱和焊接孔削弱的表 现最为突出。对于栓 一焊混接梁柱节点来说，在合理的情况 下适当扩大焊接孔会得到更加 良好的延性性能，抗震性能也 将得到提高。局部削弱中的 “狗骨头”形节点应避免应用于 高层钢结构中，虽然此类型的节点滞回性能表现 良好，但会 大幅降低节点的强度和极限承载力。在梁轴方向的焊接孔长 度变化会导致梁柱节点最大承载力的明显变化。 当适当增大焊接孔长度后，梁柱节点会呈现缓解局部应 力的优势，梁柱节点延性性能也将得到很大提高。适当增大 材料强度也会提高梁柱节点的承载力。组合型节点比纯钢型 节点有着更好的刚度和承载力，若能解决粱下翼缘对接焊缝 的质量问题而防止脆性断裂问题的话，组合型节点将会呈现 出更佳的抗震性能。在合理情况下增大组合节点的焊接孔和 配筋率可使节点呈现较好的延性、刚度和承载力。 2 不同支撑方式抗震性能试验对比 钢框架一支撑结构体系是基于纯框架体系刚度较小的特 点，在钢框架基础上增加支撑体系从而提高结构整体钢度， 在降低梁、柱的用钢量的同时，也使梁、柱节点弯矩得到降低。 在水平荷载作用下，支撑体系作为首要承受载体，当支撑体 系更换不同的布置方式后，结构所具备的侧向刚度也会随之 发生变化。 2．1 计算模型 多、高层框架结构分别采用 6跨6层和6跨 18层，荷载工 况 与模型均相同，多、高层框架结构则采用类似的支撑布置 体系。支撑体系是选用用钢量相同的4种不同的支撑布置方式 ( 89 X 3)。4种支撑方式分别选择在边跨 (I)、中跨 (II)、边 中结合 (II1)、每跨均匀 (IV)4个位置进行布设 (图1)。多 层与高层框架结构则采用类似的支撑布置方式。本次模型计 算采用 ANSYS有限元计算软件，梁柱与支撑单元分别采用 Beaml88与 Linkl，根据规范通过组合值系数确定出多、该高 收稿日期 ：2018_08一l6 作者简介 ：姜伟 (1982一)，男，山东乳山人，工程师，主要研究方 向为建筑结构抗震性能。 · l2· 层框架 一支撑体系建筑重力荷载值均匀设置至每个梁柱节点。 建筑结构模型均遵循 Von—Mises屈服原则，建筑模型屈服后强 化阶段的弹性模量为 Et=0．02 ”。 ／ ／ ＼ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ＼ ／ ＼ ／ ／ ＼ ／ ＼ ＼ ／ 。＼ ／ ／ ＼ ／ ＼ ＼ ／ ＼ ／ ／ ＼ ／ ＼ II ／ ＼ ／ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ＼ V ＼ ＼ ／ ／ ＼ ／ ＼ ／ ／ ＼ ／ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ／ ＼ ＼ 图1 4种支撑布置方式 (I，II，III，IV) 2．2 计算结果 2．2．1 模态分析 多层框架结构4种支撑布置方式模型自振周期 (表1)，高 层框架结构4种支撑布置方式模型 白振周期与多层框架结构类 似，高层框架结构与多层框架结构的振型