基于損傷控制的屈曲約束支撐框架多指標評價及設計方法研究.pdf

1、屈曲約束支撐(BRB)屈服后剛度較低，且地震時所有樓層的BRB并不能同時屈服，某一層或某幾層BRB的屈服會造成結構進入彈塑性階段后不同樓層間剛度的突變，以BRB為主要抗側體系的結構，其變形和損傷容易在層間集中，震后結構殘余變形較大，進而產生明顯的損傷集中效應。本文從結構體系層次出發(fā)，主要以屈曲約束支撐框架(BRBF)結構為研究對象，以減輕其損傷集中效應為研究目的，系統(tǒng)地開展了結構多指標評價與設計方法研究。
　　以層間位移不均勻系數

2、為衡量結構損傷集中效應的主要指標，對比了不同結構體系和不同框架梁柱連接方式結構的損傷集中效應，分析了BRB-框架剛度比、支撐屈服后剛度比、梁柱抗彎強度比和層間BRB面積比四種參數對BRBF損傷集中效應的影響規(guī)律。結果表明:BRBF在個別層BRB屈服后具有較明顯的損傷集中效應，BRB-框架剛度比、梁柱抗彎強度比、樓層間BRB面積相差越大、支撐屈服后剛度比越小時，BRBF的損傷集中效應越明顯。
　　提出了基于增量動力分析的多指標抗震能

3、力評估方法，進一步揭示了BRBF的損傷集中效應及其影響因素。推導了不同柱端彎矩比下的“強柱弱梁”計算公式，理論分析了支撐屈服后BRBF中框架彎矩的分布規(guī)律，指出BRBF中支撐屈服會導致該層節(jié)點柱端彎矩反向而增大，框架易呈現柱鉸機制，其“強柱弱梁”抗震措施應比框架結構更嚴格。
　　在結構布置層次上，對BRBF進行了損傷控制研究。分別以位移和層間位移不均勻系數為衡量多高層BRBF地震損傷程度和損傷集中效應的性能指標，分析了支撐和框架間

4、以及樓層間支撐較優(yōu)且經濟適用的布置原則。以“上層BRB屈服應發(fā)生在下層框架屈服之前”為性能目標，推導了層間BRB面積比上限值的理論公式。在上述簡化布置原則的基礎上，給出了BRBF基于力的設計流程。
　　總結了BRBF基于能量、等效阻尼比和彈塑性位移反應譜的抗震設計方法，進行了單自由度體系等位移原則的驗證。以罕遇地震下主體框架整體屈服位移為目標位移來控制結構的損傷集中效應，利用彈性位移設計譜確定結構的目標周期，提出了一種直接確定BR

5、B面積的簡化抗震設計方法。利用該設計方法對一榀6層3跨屈曲約束支撐鋼框架進行了設計，并對設計結果進行了多條地震波的時程分析來驗證該設計方法的精度。最后，給出了支撐屈服強度對設計方法精度以及結構抗震性能的影響。
　　基于損傷均勻的設計理念，提出了搖擺墻-屈曲約束支撐框架(RW-BRBF)結構體系?；谶B續(xù)化分析模型，推導了典型水平力作用下結構的內力和側移公式，進而得到罕遇地震下搖擺墻剛度和強度需求的近似求解公式。提出了直接確定BRB

6、面積和搖擺墻剛度及強度需求的簡化抗震設計流程，算例分析驗證了該設計流程的精度。比較了BRBF、抗彎框架、搖擺墻-框架和RW-BRBF的抗震性能。
　　提出了底部帶屈曲約束支撐鉸支墻(HWBB)，其可視為一種高延性損傷可控型剪力墻。介紹了HWBB的設計理念，推導了其等效計算模型，分析了其抗震性能。在此基礎上，針對基于耗能集中設計的底部帶BRB鉸支墻框架(HWBBF)結構體系，給出了直接確定底部BRB面積和搖擺墻剛度及強度需求的簡化抗