带X型支撑钢筋混凝土框架结构抗震性能分析.pdf

第 3 O卷第 2期 2 0 1 3年 6月 建筑科 学与 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e 工程 学报 a n d C i v i I E n g i n e e r i n g Vo 1 3 0 NO 2 J u n e 2 0 1 3 文章编号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 3 5 一 O 7 0 带 X型支撑钢筋混凝 土框架结构抗震性能分析 樊海涛 ， 王志鑫 ， 赵 黄娟 ， 孙 爱伏 ( 烟 台大学 土木工程学 院， 山东 烟台2 6 4 0 0 5 ) 摘要 ： 为 了提 高钢筋混凝土框架结构抵抗超设防烈度地震的能力， 研究 了在框架中合理设置支撑对 结构 抗震 性 能的影 响 。 以某 8层 框 架工 程 为背景 ， 对 3种 不 同的 结构 方 案 无 支撑 钢 筋 混 凝 土 框 架、 带 X型钢管支撑钢筋混凝土框架和带 X型钢管混凝土支撑钢筋混凝土框架结构在 强震作用 下的受力性能进行 了P u s h o v e r 分析 。结果表 明： 在钢筋混凝土框架结构 中合理设置支撑可以有效 提 高结构抗 侧 刚度 ， 增 大结构 耗 能能 力和抗 震 能 力 ， 减 小 结构 顶 点侧 移 和 层 间侧 移 ； 不 同材料 的 支 撑起到的抗震效果也不相 同， 对于本文分析模型， 合理设置钢管混凝土支撑起到的抗震效果比设置 钢 管 支撑 更加 明显 。 关 键词 ： 钢 筋混 凝土 框 架结构 ； X型 支撑 ； 抗震 性 能 ； 能力谱 法 中图分 类号 ： TU3 7 5 文献标 志码 ： A An a l y s i s o f S e i s mi c Pe r f o r ma nc e o f RC Fr a me S t r u c t u r e wi t h X b r a c i ng s FAN Ha l t a o，WANG Z h i x i n，Z HAO Hu a n g j u a n，S UN Ai f u ( S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g ，Ya n t a i Un i v e r s i t y ，Ya n t a i 2 6 4 0 0 5 ，S h a n d o n g，Ch i n a ) Ab s t r a c t ： I n o r de r t o i m p r o ve t h e s e i s mi c p e r f o r m a nc e of r e i nf or c e d c on c r e t e (RC ) f r a me s t r uc t ur e un de r s t r o ng e a r t hq ua k e， t h e i nf l u e nc e s o f r a t i on a l a r r a n gi ng b r a c i n gs o n t he s e i s mi c p e r f o r ma nc e s we r e i nv e s t i g a t e d Ana l y s i s mod e l s of 8 - s t o r y RC f r a me wi t ho ut b r a c i n g，wi t h s t e e l t ube X b r a c i n gs a nd wi t h c o nc r e t e f i l l e d s t e e l t u be X br a c i n gs we r e b ui l t ，a nd Pu s h ov e r a na l y s i s o f me c h a n i c a l b e h a v i o r u n d e r s t r o n g e a r t h q u a k e o f t h e s e mo d e l s wa s c a r r i e d o u t Th e r e s u l t s s ho w t ha t t he r a t i on a l a r r a n gi n g b r a c i ngs i n RC f r a m e s t r uc t ur e c a n e f f i c i e nt l y i nc r e a s e t he s t r uc t u r a l l a t e r a l s t i f f ne s s，e ne r g y d i s s i p a t i o n c a p a c i t y a n d s e i s m i c pe r f o r ma n c e，a n d s i gn i f i c a n t l y de c r e a s e t he t o p di s pl a c e m e n t a nd t he s t o r y d r i f t of t he RC f r a me s t r uc t ur e The s e i s mi c e f f e c t s f o r di f f e r e nt ma t e r i a l br a c i ng s a r e no t t he s a m e ，a nd t o a n a l ys i s m o de l s i n t he p a pe r ，t h e c on c r e t e - f i l l e d s t e e l t u b e b r a c i n g s c a n p r o v i d e mo r e s e i s mi c e f f e c t t h a n t h e s t e e l t u b e b r a c i n g s f o r t h e RC f r a me Ke y wo r ds ：RC f r a me s t r uc t ur e；X br a c i ng；s e i s m i c pe r f or ma nc e；c a p a c i t y s pe c t r um m e t ho d 引 言 近年 来 ， 世 界 各 地 强 震 频 发 ， 智 利 的 8 8级 地 震 、 海地 的 7 0级 地震 、 新 西 兰 的 7 8级 地震 、 日本 的 9 0级地震 以及 中国的唐 山地震、 汶川地震等都 造 成 了 巨大 的经 济损 失 和人员 伤亡 。 中国是强震多发国家之一 ， 钢筋混凝土框架结 构 具有 平面 布置 灵活 、 施工 技术 比较 成熟 的优 点 ， 是 在中国抗震区广泛使用 的一种结构形式； 但钢筋 混 凝土框架抗侧刚度小 ， 水平荷载作用下侧移大 ， 结构 收稿 日期： 2 0 1 2 - 1 1 - 0 7 基金项 目： 山东省高等学校科技计划项 目( J 0 9 L E 0 2 ) ； 国家 自然科学基金项 目( 5 1 2 0 8 4 4 9 ) 作者简介 ： 樊海涛 ( 1 9 7 0 一 ) ， 男 ， 河南温县人 ， 副教授， 工学博 士， E ma i l ： y t d x f h t 1 6 3 c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 6 建筑科学与工程学报 2 0 1 3血 抗震能力有限， 这严重制约 了其使用范围。框 架剪 力墙可以有效提高结构抗侧刚度， 减小水平位移， 但 其结构 自重大， 施工较为复杂 ， 地基 的处理要求高 。 为此 ， 有学 者提 出在 框架 结构 中引入 钢 结构 支撑 ， 以 达到既提高结构刚度和抗震性能 ， 又不 明显增加结 构 自重 ， 且 施工 方便 的 目的 。 目前 ， 各国在钢结构框架一 支撑体 系方面已取得 大量研究成果_ 1 ， 并得到广泛应用， 同时普通钢筋 混 凝 土框 架 的 研 究 和 应 用 也 较 为 深 入 和成 熟 。 。 ， 但对带 支撑 钢 筋混 凝 土框 架结 构 的性 能研 究 较 少_ 1 。陆新征等l l 进行 了利用斜 支撑提高异型柱 框架结构抗扭性能的研究， 陈新孝等 1 对偏心支撑 钢筋混凝土框架进行 了试验研究与极 限分析 ， 于安 林等 1 。 对带 Y型钢支撑的钢 筋混凝土框架进行 了非线性性能和耗能能力的研究 ， 代红军等_ l 对钢 筋混凝土一 钢管支撑结构进行了地震反应分析计算 ； Qi 等口 对采用侧 向 3 D偏心支 撑框架的办公楼建 筑进行了 P u s h o v e r分析 和时 程分析 研究 ， Ma h e r i 等 2 。 对带有 X型钢 支撑 和隅撑型钢支撑 的延性 钢筋混凝土框架及其节点进行了非线性静力试验研 究 ， Yo u s s e f 等 对纯钢筋混凝 土框架和经过合 理 方法设计 的带支撑 的钢筋混凝土框架进行了试验研 究。然而这些研究工作主要是针对单榀平面框架展 开 的 ， 而对空 间结 构 和实 际工程 的分 析较 少 。 本文中笔者以某 8层钢筋混凝土框架工程为背 景 ， 采用能力谱法研究 了无支撑钢筋混凝土框架、 带 x型钢管中心支撑 钢筋混 凝土框架和带 x型钢 管 混凝土 中心支撑钢筋混凝土框架在强震作用下的非 线 性受 力性 能 与破 坏形 态 ， 分 析 了支 撑 对 强 震 作 用 下 结构 抗震 性能 的影 响 。 1 AT C - 4 0中能 力谱法 的基本原理 美 国规范 AT C 一 4 0中能力谱法的基本思想是建 立 2条相同基准的谱线 ： 一条是由荷载一 位移曲线转 化成的能力谱线， 另一条是 由加速度反应谱转化成 的需求谱线 ， 把 2条谱线绘制在 同一坐标系 中， 2条 谱线 的交 点为 性 能点 ， 通过 性 能点 的位 置 ， 结 合 P u s h o v e r 分析得 出的结 构底部剪力一 位 移 曲线 ， 综 合判断结构的抗震性能 。具体分析步骤如下 ： ( 1 ) 确定侧 向荷载作用下结构的荷载一 位移 曲线 建立结构计算模型后 ， 计算结构构件的实际承 载力 ， 包括构件截面开裂 弯矩和正截面实际受弯承 载力等 ， 并估计构件的弹性、 开裂和屈 服后 的刚度 ， 然后用 P u s h o v e r 方法分析结构层 间侧 向刚度和层 间位移角 ， 最终确定结构 的荷载一 位移 曲线 。 ( 2 ) 将荷载一 位移曲线转换为能力谱 采用式( 1 ) 将荷载一 位移曲线上各点 ( ， 厶) ， 转 换 为能 力谱 相应 点 S 和 S 即 Sa i - V i G 1 l ( 1 ) s J 式 中： s 为谱加速度 ； S 为谱位移 ； V 为底部剪力 ； ! 为顶点位移； G为质量 ； a 为第一振型质量参 与 系数 ； 7 为第一振型振型参 与系数 ； X 为第一振 型顶点 振 幅 。 ( 3 ) 建立地震需求谱 将标 准的加速度反应谱转换 为地震需求 谱模 式 。在强震作用下 ， 结构达到非线性状态时 ， 结构物 的固有粘滞阻尼和滞 回阻尼将导致结构在振动过程 中产生消能作用， 因此必须考虑结 构非线性性能对 地震需求的折减作用 。 ( 4 ) 确定性能点 将能力谱线和某水准地震需求谱线绘制在同一 坐标系中， 2条谱线的交点称为性能点 ， 性能点对应 的位移为等效单 自由度体系在该地震作用下的谱位 移。将性能点谱位移按照式 ( 1 ) 反算转换为原结构 的顶点位移 ， 根据该位移在原结构荷载一 位移 曲线 的 位置， 结合 P u s h o v e r 分析结果 ， 可确定结构在该地 震作用下 的塑性铰分布、 构件截面曲率 、 顶点侧移及 层间位移角等， 最后综合分析结构的抗震能力。若 2条谱线没有交点 ， 说明结构 的抗震能力不足， 需要 重 新设计 。 2 带支撑的框 架结构抗震性 能分析 2 1 工程 概况 某 8层钢筋混凝土框架结构 ， 首层层 高 5 1 m， 其余各层层高 3 9 m， 总高度 3 2 4 m， 柱 网尺寸 为 6 0 m8 7 m， 结构平面布置和支撑布置如图 1所 示 。楼面可变荷载标准值为 4 k P a ； 屋 面可变荷 载 标 准 值为 2 k P a ； 抗震 设 防烈度 为 7 度 ( 0 1 g ， g为 重 力加速度) ， 设计地震分组为一组 ， 类场地( 场地特 征周期 T g 一0 3 5 S ， 计算 罕遇地震时 T 一0 4 s ) 。 按 7度设防进行设计 ， 然后采用能力谱法分析结构 在 7 ， 8 ， 9 度罕遇地震作用下的抗震性能 。 2 2 分 析模 型 分析模型采用 3 种不 同的结构方案。方案 M1 为无支撑普通钢筋混凝土框架结构 ， 柱 的截面尺寸 均为6 5 0 mm6 5 0 mm， 横 向框架梁的截面尺寸为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 樊海涛 ， 等 ： 带 x型支撑钢筋混凝土框架结构抗震性能分析 3 7 _ _ 6 6 0 0 6 0 0 0 60 0 0 60 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 66 0 0 二 = = = = 二 二 = = 二 = = 二 = = = = 二 二 = = = = 二 二 = = = = 二 = = = 8 7 0 0 8 7 0 0 8 7 0 0 ( a ) 平面布置 ( b ) 支撑布置 图 1 结构 平面及支 撑布 置( 单位 ： mm) F i g 1 S t r u c t u r a l Pl a n e a n d B r a c i n g Ar r a n g e me n t( Un i t ： mm) 3 0 0 mm 8 0 0 mm， 纵 向框 架 梁 的截 面 尺 寸 为 3 0 0 mm6 0 0 mm， 次梁 的截 面尺寸 为 2 5 0 mm 5 0 0 mm， 板 厚 为 1 2 0 mm， 混凝 土 强 度 等 级 均 为 C 3 0 。方案 M2为带 x型钢管 中心支撑钢筋混凝土 框架结构 ， 在图 1 ( a ) 中的虚线位置布置竖向连续 x 型钢 管 中心支 撑 ， 支撑采 用 直径 1 5 0 mm、 壁 厚 6 mm 的 Q2 3 5钢管， 支撑形式如图 1 ( b ) 所示 ， 其余结构参 数 同方案 M1 。方案 M3为带 X型钢管混凝土中心 支撑钢筋混凝土框架结构 ， 在方案 M3的钢管支撑 内填充 C 3 o混 凝 土 。 进行空间结构非线性分析 时， 采用膜单元模拟 水平楼板 ， 空间杆单元模拟梁 、 柱和支撑 ， 支撑两端 与 框架 以铰 连接 。 2 3基 于 A T C - 4 0的能 力谱分 析 2 3 1 塑 性 铰 设 置 为 了分析结构 的非线性性能 ， 需要在构件上设 置塑性铰， 参考美 国规范 F E MA- 2 7 3和 ATC - 4 0中 的规 定 ， 在梁 两端 设置 弯矩 铰 和剪 力铰 ， 在柱 两端 设 置压弯铰， 支撑中设置轴力铰 ， 塑性铰骨架曲线如图 2所示 。 图 2中， 点 A 位于原点 ； 点 B( B ) 代表屈服点 ， 变形超过点 B( B ) 后塑性 铰开始出现， 点 C( C ) 代 表构件的极限承载力 ， 点 D( D ) 代表构件 的残余 强 度， 点 E( E ) 代表构 件的破坏 ； I O( 立 即使 用) 、 L S ( 生命安 全) 、 C P( 防止倒塌) 均 为结构 的性能标 志 点 ； 为屈 服剪 力 ， My 为 屈 服 弯 矩 ， 基 于 实 配钢 筋 计算 ， 否则基于最小配筋计算 ； 为与 对应的剪 切变形， 为与 My 对应 的转角变形 。 2 3 2 侧 向加 载模 式 分析中， 采用“ 重力 +倒 三角形侧 向加载” 的加 载模式分析横向支撑对结构抗震性能 的影响 ， 按照 中国现 行 的 建 筑 抗 震 设 计 规 范 ( GB 5 0 0 1 l m 力( 弯 矩) ( ) - A ( 0 ) 0 ( 8 ) 变形伟 角 ， 一 ( My ) C ( a ) 剪 力铰 、 弯矩 铰 、压 弯 铰 力 i C 规 变 形 D y C ( b 1 轴 力 铰 图 2 塑性铰骨架 曲线 Fi g 2 S ke l e t on Cu r v e s of Pl a s t i c Hi ng e 2 0 1 0 ) E ， 7 ， 8 ， 9度罕遇地震的水平地震影响系数最 大值分别为 0 5 ， 0 9 ， 1 4 ， 根据 中国抗震相关系数 调整 AT C 一 4 0中的地震影响系数 C ， C 、 ， 见表 1 。 表 1 A T C - 4 0中的地震影响系数 Ta b 1 Ea r t hqu a ke Af f e c t i ng Coe f f i c i e nt s i n ATC- 4 0 地震烈度 C A C v 7 度 罕遇地震 0 2 0 0 2 O 8度 罕遇地震 0 3 6 0 3 6 9度 罕遇地震 0 5 6 0 5 6 2 3 3结 果分析 与性 能评 价 ( 1 ) 结 构抗 震 能力分 析 图 3为通 过 P u s h o v e r 分 析 得 到 各 模 型 的能 力 O O O 0 0 O 0 如 加 如 m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 建筑科 学与工程 学报 2 0 1 3年 l 8 1 5 兰1 2 簧 口 蠡 3 谱 位 移 ram 图 3 结构 能力谱 曲线 Fi g 3 Ca p ac i t y S pe c t r um Cur v e s o f St r uc t ur e 谱曲线 。从图 3可以看 出： 结构 的能力谱曲线近 似为三段折线 ， 第 1阶段结构处于弹性阶段 ， 第 阶 段结构开始 出现塑性铰 ， 结构位移快速增加 ， 第 阶 段 是 塑性 铰 向极 限 承载 力 方 向发 展 阶 段 ； M2的 抗 震性 能 和耗 能能 力高 于 M1 ， 而 M3的抗震 性 能和 耗能能力又高于 M2 ， 说 明支撑 的性 能对结 构抗震 能力有 重要 影 响 。 ( 2 ) 7度罕遇地震作用下结构抗震性能评价 图 4为 7度罕遇地震作用下结构的抗震性能。 从 图 4可以看出： 各模型 的性能点处 于能力谱 曲 线的第 阶段 ， 说明结构还有较强的继续承载能力 ； M3的抗震 性 能优 于 M2 ， 两者 均优 于 M1 ， 并 且各 模型层间位移 角满 足现行 规范层 间位移 角限制为 1 5 o的规定 。 1 8 l 5 1 l 2 毒 3 谱位 移 mm M3 需求 谱 曲线 - - -M3 fl 力 谱 曲线 M2 需求 谱 曲线 M2 能力 谱 曲线 M1 需求 谱 曲线 Ml 能力 谱 曲线 性 能 点 ( a ) 结构 需 求 谱和 能 力谱 曲线 层 间位 移 角 1 0 ( b ) 性 能 点处 的层 问位 移 角 图 4 7度罕遇地震作用下 结构 的抗 震性 能 Fi g 4 S e i s mi c Pe r f o r ma nc e s o f S t r uc t ur e Und e r Ra r e Ea r t hqu a ke i n Zo ne s o f S e i s mi c I nt e ns i t y 7 图 5为 7 度罕遇地震作用下结构在性能点处的 塑性 铰分 布 。从 图 5可 以 看 出 ： 性 能点 处 各 模 型 均是 梁端 先 出现塑 性铰 ， 框架 柱上 未 出现塑性 铰 ， 符 合“ 强柱弱梁” 的设计理念 ； 各模型的梁端塑性铰 均处于 I O的能力水平之 内， 这表明此 时框架梁 、 柱 无严 重破 坏 ， 而受 压 支撑 部 分 塑 性 铰 进入 了极 限状 态 ， 说明受压支撑将首先进入破坏状态 。 鼠 ( a ) M I 的3 轴 及 ( b ) M2 的5 轴 ( c ) M3 的5 轴 5 轴 塑性 铰 塑 性铰 塑 性铰 ( d ) M2 的3 轴塑 性 铰 O 处于B I O 状 态 的塑 性 铰 处于L S C P 状态 的 塑性 铰 ( e ) M3 的3 轴 塑 性铰 处 于I O L S 状态 的塑 性铰 处 于C D状态 的 塑性 铰 图 5 7度 罕 遇 地 震 作 用 下 结构 在 性 能 点 处 的 塑 性 铰 分 布 Fi g 5 Pl a s t i c Hi n g e Di s t r i b u t i o ns o f S t r u c t u r e at Pe r f o r ma nc e Poi nt Un de r Ra r e Ea r t h qu a ke i n Zo n e s o f Se i s m i c I n t e n s i t y 7 ( 3 ) 8度罕遇地震作用下结构抗震性能评价 图 6为 8度罕遇地震作用下结构的抗震性能。 从图 6 可以看出： M1的性 能点已经进入能力谱 曲线的第 阶段， 说 明结构 已经开始向极 限承载力 发展 ， 即将 丧 失抗震 能 力 ， M2的性 能点 处 于能 力 谱 曲线第 阶段和第 阶段 的分界点 ， M3的性能点 仍处于能力谱 曲线 的第 阶段， 说 明增加支撑能够 提高结构抵抗地震的能力 ； M3的抗震性能优于 M2 ， 两者均优于 M1 ， 各模 型层 间位移角满 足现行 规 范 1 5 0的规定 。 图 7为 8度罕遇地震作用下结构在性能点处的 塑性铰分布 。从 图 7可 以看 出： 3个模型底层柱 端均开始 出现塑性铰 ， 但出现程度不同， M1 底层柱 底端均出现塑性铰 ， 且 M1的梁端塑性铰部分进入 L S阶段 ， 说明 M1即将达到其抗震能力的极限 ； M2 底层 3 个柱端出现塑性铰 ， 而 M3仅在底层边柱 出 现塑性 铰， M2 ， M3梁 端 塑性 铰仍 处 于 I O 阶段 ； 支撑的破坏比框架梁、 柱的严重， 说明支撑起到了 第 1 道设 防的效果 ， 消耗 了地震能量 ， 保 护 了主体 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 樊海涛， 等 ： 带 x型 支撑钢筋混凝土框架结构抗震性能分析 3 9 1 1 H 三 1 盘 谱位 移 mm M3 需求谱曲线 - -M3 能力谱曲线 M2 需求谱曲线 M2 能力谱曲线 M1 需求谱曲线 M1 能力谱曲线 性 能 点 f a ) 结构需求谱和能力谱 曲线 层 间位移 角 1 0 ( b ) 性 能点 处 的层 间 位移 角 图 6 8度罕遇地震作用下结构的抗震性能 Fi g 6 S e i s mi c Pe r f o r ma n c e s o f St r u c t u r e Un de r Ra r e Ea r t h qu ak e i n Zon e s o f Se i s mi c I n t e n s i t y 8 ( a ) MI 的3 轴及 ( b ) M2 5 轴 5 轴塑性铰 塑性铰 ( d ) M2 的3 轴塑性铰 。 处于 I O状态 的塑性铰 处 于L S C P 状 态 的 塑性 铰 ( e ) M3 的3 轴塑性铰 处于1 0 L S 状 态 的塑 性铰 处 于c D 状 态 的 塑性 铰 图 7 8度罕遇地震作用下结构在性 能点 处的塑性铰分布 Fi g 7 Pl a s t i c Hi ng e Di s t r i bu t i o n s of S t r u c t u r e at Pe r f o r m an c e Po i n t Und e r Ra r e Ea r t hqu a ke i n Zo ne s o f S e i s mi c I nt e ns i t y 8 结 构 。 ( 4 ) 9 度罕遇地震作用下结构抗震性能评价 图 8为在 9度 罕遇地震作 用下结构 的抗震性 能。从 图 8可以看 出： M1 ， M2的性 能点 已经进 人能力谱曲线 的第 阶段， 而 M3的性 能点接近第 谱位 移 mm M3 需求谱曲线 -M3 能力谱曲线 - M2 需求谱曲线 M2 能力谱曲线 MI 需求谱曲线 M1 能力谱曲线 性 能 点 ( a ) 结构需求谱和能力谱 曲线 层 间 位移 角 1 0 ( b ) 性 能点 处 的层 间 位移 角 图 8 9度罕遇地震 作用下结构的抗震性能 Fi g 8 Se i s mi c Pe r f o r ma nc e s o f S t r u c t u r e Und e r Ra r e Ea r t h qu ak e i n Zon e s o f S e i s mi c I nt e n s i t y 9 阶段 和第 阶段 的临 界点 ， 说 明 M3的抗 震 性 能 优于 M1 ， M2 ； M1的最大层间位移角接近 1 5 0 ， M2的最大层 间位移角 为 1 7 0 ， M3的最 大层 间位 移角 为 1 9 o ， 说 明 M1接 近破坏 ， 而 M2 ， M3还有 一 定 抗震 能力 。 图 9为 9度罕遇地震作用下结构在性能点处的 塑性铰分布。从 图 9可以看 出： 各模 型底层柱底 端 均 出现 塑性 铰 ， 但 塑性 铰 的发 展状 态不 同 ， 带支撑 的框架 底层 柱 塑性铰 出现 的较 晚 ， 破 坏程 度也 较小 ； M1由于没有支撑的保护 ， 第 1 4层框架梁端均 出现严重破坏 ， 而 M2 ， M3由于支撑的保护作用， 框 架梁、 柱端部破坏明显减轻 ， 这将有利于降低结构震 后的修复费用 ； 比较 M2 ， M3塑性铰 的分布和破 坏情况发现， M3中框架 梁、 柱 的破 坏 比 M2轻 ， 但 是 支 撑 的破 坏 比 M2严 重 ， 这 与 M3采 用 钢 骨混 凝 土 支撑 的 刚度 大 、 分担 地震 能量 多有 直接 关 系 ， 说 明 支撑 的性能对 结 构 的抗 震 能 力 有 直 接 影 响 ， 支撑 刚 度加大有利于保护主体框架结构 ， 但是 由于吸收地 震能量过大 ， 容易提前破坏 。 3 结语 ( 1 ) 按现行规范 7度设 防要求设 计的钢筋混凝 土框架结构可以有效抵抗 7度 罕遇地震 的作用， 但 一 J 一 一 一 一 一 一 一 二 一 一 一 ， 一 J。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 建筑科 学与工程 学报 2 0 1 3年 ( a ) M1 的3 轴和 5 轴 塑性 铰 r 。 ( b ) M2 的5 轴 塑 性铰 ： I _ _ ( c ) M3 的5 轴 塑性 铰 ( d ) M2 的3 轴塑性铰 。 处 于 I O 状 态 的塑 性铰 处 于L S C P 状 态 的 塑性 铰 处 于C D状态 的 塑 性铰 ( e ) M3 的5 轴塑性铰 处于I O L S 状态的塑性铰 v 处 于C P c 状 态 的塑 性 铰 图 9 9度罕遇地震作用下结构在性能点处的塑性铰分布 Fi g 9 Pl a s t i c Hi n ge Di s t r i b ut i o n s o f St r uc t u r e a t Pe r f o r m a nc e Po i nt Und e r Ra r e Ea r t h qu ak e i n Zo n e s of S e i s mi c I n t e ns i t y 9 是在更高烈度罕遇地震作用下 ， 会发生较为严重 的 破坏 。 ( 2 ) 钢筋混凝土框架 中合理设置支撑可以在不 明显提高造价或增 大结构 自重的情况下 ， 有效提高 结构抗震能力 ， 在本文分析 中设置钢管支撑可以有 效抵抗 8度罕遇地震 ， 设置钢管混凝土支撑可以有 效抵抗 9度罕遇地震。 ( 3 ) 支撑的性能对整体结构抗震能力有直接影 响 ， 增大支撑刚度有利于保护主体结构， 但是过大的 支撑刚度容易造成支撑过早破坏 ， 因此合理选择支 撑形 式 和支撑 刚度 是此 类结 构设 计 的关键 。 ( 4 ) 本文 是对 钢 筋 混凝 土支 撑 框 架 抗 震性 能 的 初步分析， 各国对这种新型结构体系 的研究还处 于 起 步 阶段 ， 研 究成 果较 少 ， 很 多 问题还 有待 进一 步地 深入 研 究和探 讨 。 参 考文 献 ： Re f e r e n c e s： 1 钱稼茹 ， 陈茂盛 ， 张天 申 偏心支撑钢框架在水平 力作 用下 的试验研究 和极 限分 析E J 建 筑结 构 ， 1 9 9 3 ， 2 3 ( 4)： 3 - 9 QI AN J i a r u， CHEN Ma o s h e n g， ZHANG Ti a n s h e n Ex p e r i me n t a l S t u d y a n d Li mi t An a l y s i s o n RC Fr a me s wi t h Ec c e n t r i c Br a c e s Unde r t he E f e c t o f Ho r i z o n t a l F o r c e E J B u i l d i n g S t r u c t u r e ， 1 9 9 3 ， 2 3 ( 4 ) ： 3 9 2 3 4 5 6 7 8 9 陈红英 ， 童 根树 弯 曲型 支 撑框 架 的弹 性 稳 定 分析 J 土木工程学报 ， 2 0 0 1 ， 3 4 ( 6 ) ： 1 7 2 2 CHEN Ho n g y i n g。 TONG Ge n - s h u E l a s t i c S t a b i l i t y o f F r a me s w i t h B e n d i n g t y p e B r a c i n g S y s t e m J Ch i n a Ci v i l E n g i n e e r i n g J o u r n a l ， 2 0 0 1 ， 3 4 ( 6 ) ： 1 7 2 2 童根树 ， 季渊 多高层框架一 弯 剪型支撑结 构的稳定 性研究 J 土木工程学报 ， 2 0 0 5 ， 3 8 ( 5 ) ： 2 8 3 3 T0NG Ge n - s h u，J I Yu a n S t a b i l i t y o f Mu l t i s t o r y Fr a me s Br a c e d by Ti mos h e nko Ve r t i c a l Ca nt i l e ve r s E J C h i n a C i v i l E n g i n e e r i n g J o u r n a l ， 2 0 0 5 ， 3 8 ( 5 ) ： 2 8 33 申永康 ， 邵 建华 ， 王正 中 偏 心支撑 钢框 架塑性极 限承 载力分析 口 建筑科学 ， 2 0 0 7 ， 2 3 ( 7 ) ： 1 - 3 SHEN Yo n g k a n g， S HAO J i a n - h u a ，WANG Z h e n g - z h o n g An a l y s i s o f Pl a s t i c Ul t i ma t e L o a d b e a r i n g Ca p a c i t y f o r E c c e n t r i c B r a c e S t e e l F r a me J B u i l d i n g S c i e n c e ， 2 0 0 7， 2 3 ( 7 ) ： 1 - 3 黄怡 ， 王元清 ， 石 永久 框 架一 支撑 钢结 构抗 震性 能 的有 限元 分析 J 四川 建筑 科学研 究 ， 2 0 0 5 ， 3 1 ( 6 ) ： 1 4 0 1 43 HUANG Yi ， W ANG Yu a n - q i n g， S HI Yo n g - j i u Fi n i t e El e men t Ana l ys i s on Se i s mi c Pr ope r t i e s of St e e l B r a c e d F r a me S t r u c t u r e J S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e ， 2 0 0 5 ， 3 1 ( 6 ) ： 1 4 0 1 4 3 郭秉 山 ， 庄晓勇 ， 闰月梅 K型偏心 支撑钢框架支 撑 的 设计研 究 J 西 安 科技 大 学 学 报 ， 2 0 0 7 ， 2 7 ( 1 ) ： 3 0 3 4 GUO Bi ng s ha n， ZHUANG Xi a o y on g， Ya n Yue - me i Br a c e De s i g n of K Sha pe Ec c e nt r i c a l l y Br a c e d St e e l F r a me s J J o u r n a l o f X i a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ， 2 0 0 7 ， 2 7 ( 1 ) ： 3 0 3 4 闫月梅 ， 郭秉山 Y型偏 心支撑 钢框 架受力 性能 有限 元分 J 西安 科 技大 学 学报 ， 2 0 0 9 ， 2 9 ( 2 ) ： 1 5 4 1 5 8 ， 1 6 4 YAN Yu e m e i ， GUO B i n g s h a n P e r f o r ma n c e o f Y Sh a pe Ec c e nt r i c a l l y Br ac e d St e e l Fr a me s Unde r Cyc l i c L o a d J J o u r n a l o f X i a n Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ， 2 0 0 9， 2 9 ( 2 )： 1 5 4 1 5 8， 1 6 4 高山 ， 魏民， 徐熳 支撑钢框架 中关键 柱破坏后 结构抗 倒 塌 性 能 分 析 J 建 筑 科 学 与 工 程 学 报 ， 2 0 1 3， 3 0 ( 1 )： 6 6 - 7 3 GAO S h a n ， W EI M i n， XU M a n Pe r f o r ma n c e An a l y s i s o f St r u c t ur al Re s i s t Pr og r e s s i v e Col l a ps e o f Br a c e d S t e e l F r a me s Af t e r De s t r u c t i o n o f Ke y C o l u mn J J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e a n d Ci v i l En g i n e e r i n g， 2 0 1 3 ， 3 0( 1 )： 6 6 - 7 3 吴涛 ， 刘 伯权 ， 邢 国华 ， 等 R C框架变梁变柱 中节点 抗裂性能试验 J 长安大学学 报 ： 自然科 学版 ， 2 0 0 9 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o