小编在上篇文章《BRB的计算及工程应用(一)》主要介绍了防屈曲支撑的原理、构造和使用功能的种类,防屈曲支撑屈服承载力、整体稳定性和局部稳定性的计算,以及防屈曲支撑与梁、柱连接处节点的计算。本篇主要探讨一下防屈曲支撑在实际工程中的应用。
防屈曲支撑框架结构体系的抗侧刚度可以保守认为是框架结构抗侧刚度和防屈曲支撑构件抗侧刚度之和,其简化模型如下图a;防屈曲支撑框架结构在水平荷载作用下发生侧向变形,变形量的大小与支撑的数量以及支撑的布置方式有关,在针对防屈曲支撑框架结构体系的研究分析中,在水平荷载作用下可以将其简化为平面抗侧力体系,在分析时将所有框架合并为总框架体系,将所有竖向支撑合并为总支撑体系,中间用铰接刚性链杆连接,然后进行协同工作分析,且在分析时忽略框架间的相互作用,扭转效应以及楼板平面外的刚度效应,如下图b。
根据《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015第E.1.2条文说明可知,屈曲约束支撑在结构中布置时通常是各层均匀布置为最优,也可仅在薄弱层布置,所以,屈曲约束支撑可以不上下连续布置。为了最大限度地发挥BRB的耗能作用,并满足结构整体受力的需要,布置阻尼器时需满足下述原则:
(1)BRB的布置应避免产生刚度偏心,使结构在两个主轴方向尽量接近;
(2)为增大结构的抗扭刚度,BRB应尽量沿结构周边布置;
(3)BRB布置在会产生较大层间位移的楼层及部位;
(4)BRB应布置在有建筑墙体的位置或符合建筑要求的位置。
项目1
本工程为某体育场,乙类建筑,基本设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g ,场地类别IV类场地土,特征周期为0.75s,设防地震分组第二组,基本风压1.20 KN/m²(50年一遇),B类地面粗糙度,风振系数暂按2.0,基本雪压0.35 KN/m²,框架抗震等级二级。
南侧部分框架柱自二层楼面以上采用分叉矩形混凝土柱,其中外(南)侧混凝土分叉柱高度超过混凝土看台顶直至钢结构桁架屋顶下弦,内(北)侧混凝土分叉柱高度升至混凝土看台层,内(北)侧分叉柱在混凝土看台层以上均采用钢管柱。矩形混凝土分叉柱,由于其承受钢结构屋盖较大的支座水平推力,截面为直段800X1600~2000mm、分叉段800X1400~1800mm。主看台以外区域的分叉柱,在最初版建筑方案中是按单根框柱来设计,但是由于主看台刚度过大,出看台外的竖向构件抗侧刚度较弱,位移比过大,通过多次模型优化,最后确定单榀框架形式为双柱加BRB(承载型)形式。
模型(混凝土部分)三维示意图
BRB布置三维示意图(局部)
BRB剖面图(1)
BRB剖面图(2)
BRB规格表
BRB节点做法(1)
BRB节点做法(2)
BRB节点做法(3)
项目2
本工程为某医院加固改造项目,乙类建筑,基本设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g ,场地类别IV类场地土,特征周期为0.90s,设防地震分组第二组,基本风压0.55 KN/m²(50年一遇),B类地面粗糙度,体型系数1.3,基本雪压0.20 KN/m²,框架抗震等级二级。
建模时可直接用圆钢管或者实心钢棒来等效表示BRB的放置位置,与BRB厂家配合后可将阻尼比ζ回代到模型计算参数中(中大震计算时)。
BRB平面布置示意图
模型等效支撑示意图
BRB规格表
BRB立面布置图
周期计算结果对比图
位移角、位移比计算结果对比图
通过以上数据可以看出本项目在合适位置添加BRB后,周期和位移指标均有明显的好转。
当进行大震动力时程分析时,按D+0.5L+Fek荷载组合,同时考虑双向地震,取3条地震波(2条天然波+1条人工波),根据实配钢筋进行动力弹塑性计算。
基底剪力统计表
楼层位移统计表
x、y向大震下结构柱塑性铰示意图
结论:3条地震波下的位移角均满足减震目标,在考虑重力二阶效应和大变形的情况下,满足“大震不倒”的设防要求。
本章节主要介绍了BRB在两个实际工程中的应用,由于篇幅有限,具体的模型调整和优化过程就没有展开,本章为小编个人总结,欢迎大家积极探讨,如有不足或错误之处也恳请大家指出,谢谢!
往期回顾:
交错桁架结构(Staggered Truss System),需要无柱大空间的赶紧来了解一下!
“转自:非解构-公众号”