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【行业知识】消能减震结构应用实操(一)

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转载自“结构快设计”公众号

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问题提出
Problem Description
【行业知识】消能减震结构应用实操(一)

1.高烈度地区的乙类新建建筑,梁柱计算断面太大,以致影响使用功能,但条件已经限定,似乎没有缩小梁柱断面的可能性。

面对梁柱断面与使用功能的矛盾,也同时面对了建筑同事、项目经理、老板甚至业主的质疑与压力,结构设计师顿时处于两难之间。

2.旧有框架结构采用传统的粘钢加固方法进行抗震加固,造价高、工艺麻烦、施工周期长。尤其是学校之类的建筑,施工周期仅仅是寒暑假,周期长相当于不具备可实施性。

【行业知识】消能减震结构应用实操(一)


本文提供的是一种新的思路:在框架结构中设置防屈曲支撑,用以减小抗震构件断面、节约造价、加快工期。

本系列共三篇,将对防屈曲支撑的概念、已实施项目的支撑设置原则及设置效果进行归纳,以利于对同类项目提供借鉴数据,供同行参考。


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准备知识
Preparations
【行业知识】消能减震结构应用实操(一)

【1】防屈曲支撑(又叫屈曲约束支撑)

【行业知识】消能减震结构应用实操(一)


最常用的是十字形软钢,外面套上方钢管,软钢与套筒之间填充砂浆。图片来自网络,侵删。

【2】套筒及砂浆用来阻止软钢的整体失稳,即不需要计算整体稳定(同理,局部稳定也不需要计算了)。

【行业知识】消能减震结构应用实操(一)


【3】软钢芯材与砂浆之间为无粘结材料,即,不影响芯材的轴心受拉压刚度。

【行业知识】消能减震结构应用实操(一)


【4】支撑整体计算,就上面两个公式,归纳为一句话:防屈曲支撑仅需要计算轴心刚度。

【5】防屈曲支撑的芯材为软钢,可以为主结构贡献附加阻尼。

【6】防屈曲支撑的实际外观。

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设计方法
Design Methods
【行业知识】消能减震结构应用实操(一)

【1】仅利用其刚度。

在混凝土结构中设置成对的防屈曲支撑,可以利用其刚度,减小结构侧移。实际项目证明,设置支撑往往能改变传力路径,减小结构构件尤其是框架柱(包括最令人挠头的梁柱节点)配筋,从而减少工作量/缩短工期/减少造价。

【行业知识】消能减震结构应用实操(一)

实际项目,天津,2012


【2】附加刚度+附加阻尼

防屈曲支撑也能给结构带来附加阻尼,混凝土结构的阻尼比为5%,加上防屈曲支撑后,结构阻尼比可以达到7%。


【行业知识】消能减震结构应用实操(一)

上式中,阻尼比越大,衰减系数γ越小,则《建筑抗震设计规范》地震影响系数曲线中的地震影响系数α越小,地震反应越小

从而达到减小梁柱断面的效果。

【3】后续两篇将分别介绍以上两种方式的设计实例。


【行业知识】消能减震结构应用实操(一)

本文转载自“结构快设计”公众号,已获授权

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