论文部分内容阅读
钢支撑-混凝土框架结构是一种抗震性能介于框架结构和框架剪力墙结构之间的结构体系。在水平地震作用下,钢支撑在有效提高混凝土框架结构抗侧刚度的同时,也对与支撑相连框架柱存在不利影响,若钢支撑太强,则有可能会引起与支撑相连框架柱轴压比超限。针对这一问题,本文引入结构刚度特征值λ的概念,从理论和有限元分析两个角度研究其与结构抗震性能之间的关系。主要内容如下: (1)基于底部剪力法推导结构中支撑部分和框架部分的内力、变形与λ之间的关系,以及水平作用与竖向作用对框架柱轴力贡献的比值NE/NQ与λ的关系。深入研究NE/NQ随λ以及地震影响系数α1的变化规律,指出随着λ的减小、α1的增大,NE/NQ逐渐增大,说明地震作用越大、λ越小时,水平作用对框架柱轴力的贡献越大,框架柱所承受轴力值越大。 (2)基于前文理论推导设计λ变化范围为1.4~2.4的六个平面框架支撑模型,利用有限元软件MIDAS/Building对其进行了弹性反应谱分析和静力弹塑性分析,研究结果得出各模型在弹性分析时都能满足规范位移比限值要求,但在弹塑性分析时,λ值较小的模型中与支撑相连框架柱先于支撑进入塑性并破坏,钢支撑不能起到第一道防线的作用。此外,对比各模型框架柱轴力值可知,适当降低λ的值,能有效提高混凝土框架结构的抗侧刚度,同时对支撑相连的框架柱轴力的影响也较小。 (3)综合考虑λ及钢筋锈蚀引起混凝土损伤以及粘结应力滑移退化等因素,采用有限元软件OpenSees对钢支撑加固后框架结构进行静力弹塑性分析,结果表明考虑钢筋锈蚀后,框架柱承载能力降低;λ值越小,对与支撑相连框架柱影响越大,框架柱更容易发生承载力不足而破坏。 不论对新建结构还是既有结构而言,本文的研究显示:λ取值对与支撑相连框架柱轴力大小有较大影响;λ的合理取值,能够保证结构形成双重抗侧力体系,发挥出良好的抗震性能。