双轴不对称框架结构设置BRB消能减震分析

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摘要：以昆明一框架砼结构教学楼为实例，采用防屈曲支撑（BRB）进行消能减震分析；简要介绍了BRB的模型、布置原则及有效截面的推导；采用弹性、弹塑性时程分析方法对该结构进行了计算分析，在小震和风载作用下，BRB与主体结构表现为弹性；在大震下BRB进入塑性阶段，通过很好的滞回性能吸收地震力，有效提高了主体结构的安全性能。

Abstract： Based on an existing concrete frame structure of school building in Kunming， this paper studies the energy dissipation for earthquake hazard mitigation using Buckling-Resistance Brace（BRB） system. Also， this paper provides a brief introduction of BRB model and demonstration of the main principle of it and furthermore it illustrates a brief derivation of effective section and talks about the criterion of brace arrangement. For both perfect elastic stage when sustaining windload or low-magnitude earthquake and elastic-plastic stage when sustaining strong earthquake， this paper takes time history analysis for BRB system and finds that during strong earthquake the plastic stage of BRB dissipates a significant part of energy input from ground motion through the historical prosperities. Thus BRB system should be a sufficient method to enhance the safety performance of the main structure.

关键词：防屈曲支撑；消能减震；时程分析

Key words： Buckling-Resistance Brace；seismic reduction and energy dissipation；time history analysis

中图分类号：TU375.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）24-0113-03

0 引言

传统抗震设计是增加结构的强度、刚度和延性来抗震的，在大震下结构本身进入塑性来消耗地震能量以达到抗震目的，这样就不可避免地导致结构构件在地震中严重破坏或倒塌。各种减震及控震技术的出现能较好地克服这些缺陷。BRB耗能减震技术是通过在建筑物中设置brb，在小震下起到普通支撑的作用，为结构提供一部分刚度；在大震下，BRB先于主体结构进入塑性阶段，通过滞回大量消耗输入主体结构的地震能量，迅速衰减结构的振动反应，以避免主体结构破坏，从而减轻地震灾害；即使BRB在大震下损坏，震后也较容易更换，可把地震损失降到最低[1]。

早在1971年，Yoshino等就对剪力墙作为外部约束的防屈曲支撑进行过研究；1973年，Wakabayashi等也对钢板支撑进行了一系列的试验研究，其内容涉及钢板刚度、强度、滞回耗能性能及无粘结材料性能；1988年，Fujimoto与Wada在Mochizuki研究的基础上将防屈曲支撑改进为无粘结支撑。随后，Nagao等也对防屈曲支撑做了一定的研究。至今，BRB减震技术和理论都发展得较成熟，逐渐向着规范化、产业化发展。

本文以昆明一钢筋混凝土框架结构教学楼为工程实例，位于8度（0.20g）抗震设防区，地震分组为第二组，Ⅱ类场地；框架抗震等级为一级。该工程上部结构6层，建筑高度为17.7m，平面呈“上”字形双轴不对称。在高烈度地区，不规则钢筋混凝土结构扭转效应明显，剪力和位移角都偏大，因此，应充分重视建筑结构的抗震性能，尤其在是罕遇地震下结构的抗倒塌性能，BRB拉压可屈服，耗能稳定，能够很好的改善结构扭转效应，为了提高该结构在地震下的安全性，采用BRB进行消能减震设计[2，3]。首先是建模及模型验证，在此基础上，利用SAP2000有限元软件，进行了弹性、弹塑性时程分析。最后对BRB消能减震效果进行了评价，为类似消能减震结构设计提供参考。