防屈曲支撑-型钢混凝土框架结构抗震性能研究.docVIP

1、项目概述（） 一、研究意义 地震的发生严重影响了人类生活和发展，近十年来世界上发生的多次大地震造成了重大的经济损失和人员伤亡。如2001年印度古吉拉特邦7.7级地震，造成1.97万人死亡；2003年伊朗巴姆6.6级地震，造成3.1万人死亡；2004年印度尼西亚苏门答腊岛7.9级地震，触发印度洋海啸，造成22.7万多人死亡；2008年，中国四川省汶川8.0级地震，造成8.7万人死亡37万人受伤； 2010年中国青海玉树7.1级地震，造成3000人遇难；2010年，印尼7.2级地震，引发海啸，造成530人死亡，上万居民无家可归；2011年，日本本州东海岸8.8级地震，造成核泄漏，给附近居民生活带来巨大的影响。十年中发生的强震如此之多，造成的损失如此之大，给结构抗震设计带来了巨大的挑战。结构抗震性能研究人员必须开拓创新，突破思维，寻求对抗震最有利的结构形式，才能在地震发生时最大限度地保证人民的生命财产安全。 （1）型钢混凝土柱组合框架结构的抗震性能研究意义重大 型钢混凝土柱是一种组合构件，充分发挥了钢和混凝土各自的优点。混凝土为型钢提供了连续的侧向支撑，很好地解决了型钢局部屈曲的问题，由于内置型钢的作用，型钢混凝土结构的抗压性能和抗剪性能较普通钢筋混凝土有了很大的提高，并具有了非常好的延性性能，强震作用下，结构破坏时能发生很大的塑性变形，能够消耗和吸收大量的地震能量，并给人以预示，提供足够的逃生时间，表现出了很好的抗震性能，并减少了人员伤亡。另一方面，型钢混凝土柱具有良好的经济效益：相对于钢筋混凝土柱，可以采用较小的构件截面尺寸，减小了结构所占面积，建筑面积不变的情况下，使用面积有了一定程度的提高；相对于钢结构柱可采用较小的用钢量，节省了部分钢材的费用；型钢可以作为施工时的模板，节省了模板费用和部分脚手架的费用，施工便捷，工程造价相对较低。 目前，我国关于型钢混凝土结构设计的主要规程都没有对组合结构进行系统的抗震设计规定和要求，近年来，型钢混凝土柱框架结构以其众多的优点和经济效益已经在我国的多层工业与民用建筑和高层建筑设计中得到越来越广泛的青睐。因此，我们需要一部专门的抗震设计规程来指导结构设计者们对型钢混凝土柱框架结构进行设计。进行型钢混凝土柱框架结构设计理论和抗震性能的深入研究，已经成为我国当前结构设计领域和社会经济领域发展进步的迫切需求。 （2）防屈曲支撑-型钢组合框架将成为新型高效的抗震结构体系 传统的结构抗震设计是通过结构本身的强度和刚度来抵抗地震作用，同时通过延性来消耗地震能量，所以结构设计者不断设法提高结构的强度、刚度和延性来增强结构的抗震性能，进而提高抗震设防水平。但这种做法有以下缺点：（1）往往需要将构件截面做的很大，造成经济上的浪费；（2）地震作用有很强的随机性，而传统抗震设计思路不能针对不同的地震进行自我调节，灵活性不足；（3）在较大地震作用下主体结构往往会产生较大的破坏或变形，震后无法继续发挥原有功能或修复非常困难。近年来新兴的抗震方式——结构振动控制，从根本上改变了传统的抗震设计思想。其中一种方式就是利用与结构连在一起的特殊构件——耗能减震元件来消耗大量地震能量，从而减轻主体结构的破坏和变形。这类耗能减震元件在正常情况下处于弹性状态，具有一定的刚度，与主体结构共同提供结构的侧向刚度。当较大地震出现时，随着结构侧移增大，耗能元件先于主体结构进入塑性状态，消耗大量的地震能量，避免主体结构产生过大的变形而破坏，地震后只需更换破坏的耗能元件即可，无需过多的修复工作，使震后修复简便且经济性好。其中防屈曲支撑就是此类耗能元件的一种，其设计加工简单，在工程中采用非常方便，防屈曲支撑主要有以下优点，使其发展与应用非常迅速：（1）防屈曲支撑的外包约束单元对钢材内核心形成有效的约束作用，能够防止较早出现屈曲失稳，使支撑的滞回环始终保持饱满，具有非常好的耗能性能，普通钢支撑要防止屈服前发生屈曲失稳，则需要大大增加构件截面很不经济；（2）支撑布置形式有时为V字形或人字形，这时由于拉压承载力不一致会导致出现较大的竖向分力，对框架梁或连接节点造成损伤，防屈曲支撑能够有效解决这一问题，拉压承载力基本一致会使在竖向产生的分力自平衡；（3）制作防屈曲支撑所用材料均为常见的建筑材料，造价低廉；与其他阻尼器相比，防屈曲支撑具有构造与受力机理简单、设计方法易于掌握、制作安装便捷、维护替换方便等优点。 在高层建筑中，与钢筋混凝土柱和钢柱相比较，型钢混凝土柱作为竖向承重构件有着独特的优势，同时其良好的延性和塑性变形性能也十分适用于承载地震产生的水平荷载作用。将防屈曲支撑应用于此种结构体系中，将与型钢混凝土柱组合框架结构形成一种新型的高效的抗震结构体系，使型钢混凝土柱与防屈曲支撑共同工作，充分发挥各自抗震性能的优势，通过组合作用而形成高效的双重抗侧