摘要 ：对高层预应力索支撑平面钢框架结构的抗震性能进行分析，研究不同布索方案和预应力度对结构自振周期和侧移的影响规律。研究表明：方案1.1自振周期最小，抗侧刚度较大，抗侧移性能较好。索负温度下温度变化对结构自振周期没有影响。
　　关键词：预应力索；钢框架；抗震性能
　　引言
　　高层预应力索支撑钢框架结构是一种新的结构形式，预应力钢索不仅可以降低节点复杂程度，更能提供较好的抗侧刚度[1`2]。陈明进行了高层预应力高性能钢结构抗侧力体系性能的研究，考虑了不同的布索方案和钢材强度 [3]。冉克显进行了高层预应力斜撑钢框架风振舒适度研究[4]。本文进行预应力索支撑平面钢框架结构的弹性时程分析，为该体系的抗震研究提供依据。
　　1、计算模型
　　底层层高4m，标准层层高3.3m，共25层，总高度83.2m。采用Q345钢，索截面直径均取60mm，结构恒载取1 kN/m2，活载取2 kN/m2。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g，场地类别Ⅲ类，设计地震分组为第二组，特征周期Tg=0.55s。布索方式分为两大类，即中间两跨布置和全跨布置，又各细分为5种方案，见图1。
　　2、模拟结果和分析
　　2.1 模态分析
　　为了进行后续的弹性时程分析，首先进行了模态分析。表1为各种布索方案下结构的前五阶自振周期，从表中可以看出，从方案1.1至方案1.5，结构的各阶周期逐渐增大，方案2中2.3周期最小。表2为方案1.1改变索温度后的前五阶自振周期，从0℃到-10℃，各阶周期减小，但-20℃下各階周期不再变化。
　　采用直接积分法的非线性时程分析，考虑P-Δ和大位移，阻尼比取0.02。方案1.1至1.5各层最大位移曲线如图3所示。各条曲线呈波浪型，有波峰和波谷。方案1.1出现三个波峰和三个波谷，最大位移出现在顶层，位移值为57.2mm。方案1.2出现三个波峰和三个波谷，最大位移值出现在顶层，位移值为83.5mm。方案1.3出现四个波峰和四个波谷，最大位移值出现在顶层，位移值为66.1mm。方案1.4出现四个波峰和四个波谷，最大位移出现在顶层，位移值为55.1mm。方案1.5出现四个波峰和四个波谷，最大位移值出现在顶层，位移值为49.7mm。
　　方案2.1至2.5各层最大位移曲线如图4所示，各条曲线呈波浪型，有波峰和波谷。方案2.1出现五个波峰和五个波谷，最大位移出现在顶层，位移值为55.1mm。方案2.2出现三个波峰和三个波谷，最大位移出现在顶层，位移值为63.6mm。方案2.3出现四个波峰和四个波谷，最大位移出现在顶层，位移值为73.6mm。方案2.4出现五个波峰和五个波谷，最大位移出现在第12层，位移值为60.4mm。方案2.5出现五个波峰和五个波谷，最大位移出现在第11层，位移值为61.1mm。
　　将方案1.1和方案2.2各层最大位移曲线进行比较，如图5所示。两条曲线均出现三个波峰和三个波谷，波峰和波谷出现位置很接近，最大位移均出现在顶层，位移值分别为57.2mm和63.6mm。
　　3、结论
　　十种布索方案中，方案1.1的自振周期最小，说明抗侧刚度较大。弹性时程分析中，方案1.1出现三个波峰和三个波谷，顶层位移最大，位移值为57.2mm，其抗侧移性能较好。对索施加负温施加预应力，温度变化不影响结构自振周期。
　　参考文献：
　　[1] 预应力巨型支撑-钢框架结构的 Pushover 分析[J].江苏科技大学学报（自然科学版），2015，29（1）：90-93
　　[2] 唐柏鉴，顾盛. 预应力巨型支撑-钢框架结构侧移模式研究[J].建筑科学，2010， 26（9）：57-61
　　[3] 陈明.高层预应力高性能钢结构抗侧力体系性能研究[D].北京：北京工业大学硕士学位论文，2012.
　　[4] 冉克显.高层预应力斜撑钢框架风振舒适度研究[D].北京：北京工业大学硕士学位论文，2014.
　　作者简介：
　　杨意（1987—），女，硕士，廊坊师范学院建筑工程学院讲师，研究方向：钢结构与组合结构
　　项目名称：
　　廊坊市科学技术研究与发展计划自筹经费项目（2015011027）