偏心支撑消能梁段侧向支撑布置及优化研究

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偏心支撑钢框架作为框架结构体系中的基本类型之一,在建筑结构中的应用也越来越广泛。按照相关规范要求,偏心支撑的消能梁段应当在对应部位设置外露的侧向支撑(隅撑),但实际工程中侧向支撑的布置往往会因场地条件而受到各种限制,这给结构工程师们按照规范设计偏心支撑消能梁带来了极大的不便。基于此,本文提出了一种暗置侧向支撑,在不影响建筑使用功能的同时,既能保证消能梁段性能的充分发挥,又能实现与按规范设置侧向支撑的相同功效。相关的主要研究工作如下:1、结合规范中关于偏心支撑钢框架的相关理论以及其耗能破坏结构形式,进行了暗置侧向支撑结构的初步设计。认为偏心支撑钢框架的基本设计原则大体上应遵循“强柱、强支撑、弱消能梁”的构造原则。2、利用ANSYS有限元软件建立10榀单跨偏心支撑钢框架模型,分别考虑楼板、侧向支撑以及暗置侧向支撑对消能梁段耗能能力的影响。结果表明,布置暗置侧向支撑能够发挥与按规范设置侧向支撑相同的作用,相较于不考虑侧向支撑的结构,其承载能力及能量耗散系数提高了约5%;相较于不考虑楼板的结构,其承载能力及能量耗散系数提高了约30%。3、选择3榀布置有暗置侧向支撑的偏心支撑钢框架进行现场侧向加载试验,在1.2倍规范设计值的荷载作用下,消能梁段未见明显的侧向位移,表明暗置侧向支撑对消能梁段具有较好的约束扭转作用。4、结合实际工程项目,利用SAP2000有限元软件建立了3组钢框架模型,分别考虑楼板、侧向支撑以及暗置侧向支撑对结构的抗震性能的影响。结果表明,布置暗置侧向支撑的结构的减震系数约为12%。同时,也证明了本文提出的暗置侧向支撑结构具有工程上的实用性。
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