钢结构门厅支撑选型和耗能支撑布置分析.docx

钢结构门厅支撑选型和耗能支撑布置分析摘要：本文对全钢支撑、全部阻尼支撑和混合支撑三种方案与纯框架结构进行计算分析确定了支撑布置的最佳方案。关键词：支承选型；耗能减震；粘滞阻尼器；混合支承上世纪八十年代以来国内外兴起了各种减震及控震技术其基本思想是在工程结构的特定部位装设某种装置（如隔震垫等）或某种机构（如耗能器、耗能支撑、耗能节点、耗能剪力墙等）或某种子结构（如调频质量等）或施加外力（外部能量输入）以调整或改变结构的动力特性使工程结构在地震作用下的动力反应（加速度、速度、位移）得到合理控制确保结构本身及建筑物中的人、仪器、设备、装饰等的安全和正常使用。1耗能减震技术的优点与传统的抗震技术相比耗能减震技术具有很多有点从安全性、经济性、技术合理性等方面考虑如下：（1）安全性：与传统的抗震技术相比耗能减震结构体系专门设置了非承重的耗能构件或耗能装置在地震作用下率先消耗地震能量并迅速衰减结构的地震反应具有极大的耗能能力。此外由于耗能构件仅在结构发生变形的过程中起到耗能作用并不承担结构的承载作用因此对结构的安全性和承载能力不构成任何的威胁或影响是一种安全可靠的结构减震体系。（2）经济性：耗能减震结构体系是通过“柔性耗能”的途径来消耗输入结构中的地震能量以达到减少结构的地震反应的目的。根据国内外一些工程应用资料总结与采用传统抗震结构体系相比采用耗能减震结构体系可节约结构造价5%～10%；对比传统抗震加固方法若将耗能减震用于旧有建筑结构的耐震性能改造加固中可节省造价10%～60%。2支承方案的对比分析基于减小结构温度作用效应和减小结构地震反应的考虑采用粘滞阻尼支撑代替（或部分代替）纯钢支撑。由于粘滞阻尼器是速度型的耗能减震装置在温度荷载作用下不对结构产生等效抗侧刚度但在地震荷载作用下能提高附加阻尼力产生耗能减震的作用减小结构的地震反应。常州凤凰谷大剧院钢结构门厅从支撑布置位置对结构地震反应、扭转效应及温度荷载影响等方面对全钢支撑、全部阻尼支撑和混合支撑三种方案与纯框架结构进行计算分析以确定支撑布置方案。2.1周期比由于结构平面的不规则导致纯框架结构的周期比T3/T1及T3/T2均大于0.9。全部阻尼器支撑由于不提高结构的静力刚度因此其静力周期比与纯框架结构相同而全钢支撑及混合支撑由于钢支撑的存在能提高抗侧刚度且提高抗扭刚度减小了结构的周期比T3/T1及T3/T2均较小其中以全钢支撑最佳。即钢支撑能减小结构的周期比而阻尼器支撑不影响结构的周期比。2.2基地剪力从基底剪力看钢支撑的设置会增大结构的基底剪力而粘滞阻尼器会减小结构的基底剪力因此全部粘滞阻尼器支撑结构的基底剪力最小而全钢支撑的基底剪力最大。混合支撑中钢支撑的存在会增大结构的基底剪力而粘滞阻尼器能通过耗能作用减小结构的基底剪力对于混合支撑的基底剪力与纯框架较为接近即钢支撑的增大作用与粘滞阻尼器的减小作用接近抵消。2.3层间位移角不论是全部钢支撑、全部阻尼器支撑还是混合支撑通过支撑体系的设置相比纯框架结构均能显著减小层间位移角。钢支撑通过提高抗侧刚度减小位移反应粘滞阻尼器通过耗能耗散输入结构的地震能量从而减小位移反应。对于本工程粘滞阻尼器减小位移反应的效果要大于钢支撑因此四种结构的层间位移角相互关系为：纯框架大于全部钢支撑大于混合支撑大于全部阻尼器支撑。2.4扭转位移从扭转位移比看由于本工程的平面不规则导致了纯框架结构下Y向的扭转位移比较大尤其是1层扭转位移比>1.2。对于本工程钢支撑对扭转位移比的控制比粘滞阻尼器效果理想全钢支撑结构的转位移比均较小均能控制在1.2以下。全部阻尼器支撑的1层扭转位移比均大于纯框架结构并且随着地震作用的加大扭转位移比更大。2.5等效附加阻尼从等效附加阻尼比看耗能支撑的设置在地震下会耗散输入的地震能量因此粘滞阻尼器的数目越多耗能能力越大此时等效附加阻尼比越大。2.6温度钢支撑的设置会显著增大温度荷载作用下支撑及柱的受力并且随着支撑设置的增多而增大。对于全钢支撑模型支撑及柱底的最大轴力较大尤其是Y向。采用混合支撑后此时相比全钢支撑结构X向的支撑最大轴力、柱底最大轴力和梁最大轴力变化不大均有所减小。对于Y向相比全钢支撑结构混合支撑设置能显著降低支撑的最大轴力（52%）、柱底最大轴力（59%）和梁最大轴力（51%）。由此可见混合支撑相比全钢支撑能显著减小温度作用的影响尤其是Y向。3支承方案的确定通过对比分析发现钢支撑能有效提高抗侧刚度减小位移反应并且能有效控制结构的扭转效应控制扭转位移比在1.2以内但同时存在增大结构基