【摘 要】
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混凝土框架结构因具有柱网布置灵活、施工方便、造价低等优点,在工程中有着广泛的应用前景。但抗侧移刚度相对较低,在地震荷载作用下有时候破坏比较严重,合理的支撑布置在提高结构刚度的同时可以优化结构的抗震性能。为了探究不同支撑布置形式对框架结构的抗震性能影响,本文设计了五种支撑布置形式,主要为单斜杆支撑、小X型支撑和大X型支撑（巨型支撑）等。分别以4层和8层混凝土框架结构为研究对象,利用有限元分析软件SA
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混凝土框架结构因具有柱网布置灵活、施工方便、造价低等优点,在工程中有着广泛的应用前景。但抗侧移刚度相对较低,在地震荷载作用下有时候破坏比较严重,合理的支撑布置在提高结构刚度的同时可以优化结构的抗震性能。为了探究不同支撑布置形式对框架结构的抗震性能影响,本文设计了五种支撑布置形式,主要为单斜杆支撑、小X型支撑和大X型支撑（巨型支撑）等。分别以4层和8层混凝土框架结构为研究对象,利用有限元分析软件SAP2000,采用静力和动力弹塑性分析方法,对设置不同支撑形式的结构进行了抗震性能分析。主要研究内容及结论如下:（1）对各模型进行了模态分析和静力弹塑性分析。小X型支撑和巨型支撑均使框架结构的自振周期显著降低,增加了结构的抗侧移刚度。结构的整体刚度受支撑数量的影响,支撑数量越多,结构抗侧移刚度越大。增加支撑后明显降低结构的顶点位移和层间位移角,表明支撑改善了原有结构的抗震性能。在同等数量的支撑情况下,巨型支撑发挥出更好的效果。（2）分别采用El-Centro波、Taft波和南京波对六种结构进行了动力弹塑性分析,并与静力弹塑性结果进行了对比。发现支撑框架结构的顶点位移均小于无支撑结构,最大降低了77.6%,且结构的顶点最大加速度下降明显。添加支撑可使梁柱的塑性铰数量降低,表明支撑明显降低了地震对结构的破坏作用,从而起到保护主体结构构件的作用。对比4层和8层结构,发现支撑对结构的保护作用随着楼层的升高而减弱。（3）考虑到普通支撑在大震作用下会发生受压屈曲现象,引入了屈曲约束支撑（Buckling-Restrained Braces,BRB）,进行了静力弹塑性和动力弹塑性时程分析,研究了添加屈曲约束支撑之后框架结构的抗震性能。对比分析了采用大X型支撑布置时,普通支撑框架结构和BRB框架结构的抗震性能变化。结果表明:BRB框架结构的静力推覆曲线出现上移,更能有效降低结构的顶点位移、位移角最大值、塑性铰数量等指标,BRB框架结构的支撑滞回曲线反映了结构具有强大的耗能能力,能够利用自身的变形消耗地震能量,起到保护结构主体构件的作用,可提高结构在大震作用下的安全性。（4）针对前文二维模型,建立了相应的三维有限元模型进行补充验证。以4层框架结构为例,分别添加普通支撑和BRB,通过静力和动力弹塑性时程分析研究了其在9度作用下的抗震性能。结果表明:计算结果基本与二维模型结论相一致,证明了BRB能够显著提升结构的抗震性能,同时验证了二维模型结构计算结果的合理性。
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