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设计分析计算篇 强震下支撑钢框架非线性动力响应分析 雷劲松1’2，邹银生1，胡郢2，罗文霞2 (1．湖南大学土木工程学院长沙410082； 2．西南科技大学土木工程与建筑学院绵阳621010) 摘要：为研究地震作用下支撑钢框架非线性动力响应，基于多重抗侧向体系工作机制，采用显式的非线性动力分析方法 及动态接触算法，分析了无支撑钢框架、中心与偏心支撑钢框架及带新型楔块一支撑装置钢框架的地震反应。在分析过 程中，采用双线性等向强化材料模型及显式的中心差分算法以考虑其材料与几何双重非线性，从结构变形、能量等方面 得到了结构反应随地震强度发展的大致变化规律。结果表明：结构在地震作用下发生塑性变形后总体刚度衰减，产生滞 回耗能与体系阻尼耗能；钢框架的非线性动力响应主要受结构抗侧向刚度、塑性变形及体系阻尼的影响。 关键词：支撑钢框架非线性动力分析楔块一支撑装置抗震性能 任何一个振动系统在外界激励下都会产生 件相比，LS．DYNA以其显式的中心差分法及特 一定的响应，该响应受到激励和振动系统本身非 有的接触算法能高效地进行像地震响应这种复 线性特性的影响。振动系统的质量随时间不变 杂的、大变形的非线性数值计算。本文简单叙述 而其弹性力与阻尼力又可简化为线性模型时称 了支撑钢框架的工作机制及非线性动力有限元 为线性系统，相反不能用线性系统表示的都是非 软件LS—DYNA的数值积分算法和动态接触算 线性系统…。高层钢框架等高柔结构的非线性 法，并从变形与能量等方面研究无支撑钢框架、 影响较为严重，其非线性主要有材料非线性、几 中心与偏心支撑钢框架及带新型楔块一支撑装 何非线性与状态非线性，我国许多学者对此展开 置钢框架的非线性地震反应。 了研究B胡，舒兴平和沈蒲生、丁洁民和沈祖炎、张 1支撑钢框架的工作机制 文元和张耀春等人利用塑性铰模型对钢框架结 构的双重非线性分析进行了研究；郑廷银，徐伟 无支撑钢框架是种单一抗侧向体系，不能有 良等应用三维结构的高等分析方法，将有限单元 效抵抗地震作用，在钢框架上设置支撑形成多重 法与梁柱法相结合，建立了空间支撑钢框架结构 抗侧向体系则可以有效抵抗地震作用，即支撑钢 的三重非线性分析方法，也可以用于平面框架等 框架体系，支撑能提供较大的抗侧向刚度来抵抗 三重和二重非线性分析。在地震这种随机激励 水平地震力的作用。其中，中心支撑钢框架可以 下发生大变形的动力响应，钢框架结构系统各参 有效地提供抗侧向刚度，但大震下支撑出现塑性 量表现更为明显的非线性，在对其地震响应分析 破坏退出工作，从而导致结构刚度严重退化，在 时必须考虑其非线性，常用的研究方法就是采用 余震作用下也有可能出现较大变形。偏心支撑 非线一rE有限元的手段睁“61，何放龙和马自克采用 钢框架可兼顾提供刚度和耗能能力，但偏心支撑 自编有限元程序基于材料几何双重非线性分析 了强震作用下双层球面网壳结构非线性动力响 基金项目：国家高技术研究发展计划项目 应；沈国庆，陈宏等运用ETABS对无粘结钢支撑 (2009AA032304) 框架进行了地震下的非线性有限元分析。 第一作者简介：雷劲松(1071)，男，西南科技大学教 目前，非线性动力有限元分析主要采用各种 有限元软件。与ANSYS，SAP2000等有限元软ca，leijinson92003@163．corn。 400 2010全圜钢结构学术年会论文集[2010·10】 雷劲松，等：强震下