防屈曲支撑在框架剪力墙结构上的设计及抗震性能研究
姜洋
[摘要]我国是一个多地震的国家，长久以来，建筑行业主要采用结构抗震方式提高建筑抗震防灾能力，这种方式在提高建筑抗震能力的同时，对建筑结构造成一定的限制。随着建筑功能的发展，结构抗震方式难以适应新时期建筑工程施工技术要求。耗能减震技术开辟了抗震加固的新途径。防屈曲耗能支撑技术作为一种新型的耗能减震技术，在国内也已开始尝试使用。本文的在一栋框架剪力墙建筑上设置防屈曲支撑体系。研究防屈曲支撑体系在框架剪力墙结构上的剪减震性能。
[关键词]框架剪力墙结构;防屈曲耗能支撑体系;耗能减震
文章编号：2095-4085（2019）03-0072-03
在一座框架剪力墙结构的建筑物上设置屈曲支撑体系。通過Etabs有限元分析软件建立两种不同的结构模型，研究防屈曲支撑体系在框架剪力墙结构上的剪减震性能。
1工程概况
本项目为福建省某工厂宿舍建筑项目，该项目采用钢混框剪结构，地上建筑共计17层，层高为3m，建筑总高度为51m，高宽比为3.75。建筑空间三维立体图如图1所示。本项目抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第二组，项目现场场地类别为I类;场地特征周期为0.4s。基于项目实际情况，施工单位采用Etabs软件进行建模。
2防屈曲支撑体系设计
2.1防屈曲支撑的布置
防屈曲支撑的布置原则在平面上尽量使结构的质量中心和刚度中心重合，在立面上，应避免因局部的刚度削弱形成薄弱层，造成应力集中。对于建筑物建议弹性分析时防屈曲耗能支撑所承受的层剪力V，和层间总剪力V满足Vb≥φV，对于框架结构φ宜取0.4～0.6。本结构为框架剪力墙结构，可以适当的减小，φ取0.3～0.6。通过计算，初步确定防屈曲支撑面积分别为1～6层：2940mm2，7～12层：2440mm2，13～18层：1960mm2。防屈曲支撑布置立面图、三维立体图如图1所示。
2.2防屈曲支撑结构的验算
在多遇地震下的结构的弹性变形和抗震承载力的验算，在这个阶段中防屈曲支撑不进入耗能状态，所以只能提供刚度不提供阻尼，其验算方法可以采用振型分解反应谱法。多遇地震下，为了结构更加的合理，建议弹性分析时防屈曲耗能支撑所承受的层剪力V。和层间总剪力V满足Vb≥?V，对于框架剪力墙结构，?取0.3～0.6。X向间剪力见表1。
由表中可见，本设计的剪力比的范围在0.32～0.51之间，符合剪力比在0.3～0.6之间的要求，所以满足设计要求。
3原结构、防屈曲支撑结构地震反应对比
防屈曲耗能支撑具有较强的非线性，所以本节选用时程分析法对原结构、防屈曲支撑结构作对比分析。
3.1加速度反应分析
列原结构、防屈曲耗能支撑结构在T种波下的的加速度峰值如表2所示。
小震作用下，防屈曲支撑结构相比原结构的顶层加速度稍有减小，最大减小幅度为8.00%;而在大震作用下，相比原结构，防屈曲支撑结构的加速度反应峰值最大减小了19.19%，可见防屈曲耗能支撑体系在大震作用下的耗散能量有所增加。
3.2基底剪力分析
列原结构、隔震结构、防屈曲耗能支撑结构在T种波下的的基底剪力值如表3所示。
在小震的作用下，建筑防屈曲耗能支撑体系的基底剪力略有提高，变化幅度为4.06%。此时，建筑防屈曲支撑没有进入耗能状态，因为没有产生塑性变形，所以只能依靠提供刚度支撑而没有提供阻尼支撑，相当于建筑项目结构增强了侧向支撑。通过分析建筑刚度及反应谱曲线情况，当建筑刚度增大时，自振周期缩短，而反应在地震反应谱曲线中，而对于长周期运营的建筑来说，周期缩短意味着震影响系数a增大，表现为建筑地震反应增大，而当刚度增大时，建筑层间相对位移减小，其耗散能量自然下降，因此，在小震的作用下，建筑防屈曲支撑结构基底剪力咯有提高是合理的。
在大震的作用下，较原结构而言，新增加防屈曲耗能支撑体系能够有效耗散地震给建筑造成的影响，经计算研究，结构的基底剪力最大降低23.21%的地震作用力，随着产生的是支撑体系的耗散能量有所上升。
4结论
本文通过对加人防屈曲支撑结构和原结构建筑地震反应进行对比研究，得出结论如下，在框剪结构上，防屈曲耗能支撑体系耗能能力显著。小震的作用下，防屈曲支撑不进入耗能状态，只能提供刚度而不提供阻尼作用，相当于在原结构上增加了侧向支撑，而在大震的作用下，防屈曲耗能支撑体系发挥了阻尼减震作用，在未进入非弹性阶段时先耗散了地震能量，具有良好的抗震防灾作用。
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