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2024年6月2日发(作者：sort函数会去重吗)
54
江苏建筑
20
20
年第
6
期
（
总第
209
期
）
某中小学单跨框架加屈曲约束支撑设计分析
章传胜
，
江韩
(
南京长江都市建筑设计股份有限公司
，
江苏南京
210002
)
［
扌商
要
］
某中小学学校结构单体平面呈
c
形
,较大范围采用单跨框架
,
为增加结构的安全冗余度
,
选取合适的几
j
单跨框
架增设了屈曲约束支撑
,
使其在小震下处于弹性状态
,
提供刚度
,
在设防地震烈度下屈曲约束支撑进入屈服耗能状态
,
结构
大部分轻微损伤
，
在罕遇地震烈度下
，
屈曲约束支撑屈服
，消耗地震能量
，
提供附加阻尼
，
主体结构性能良好
。
通过减震分析
，
结构整体抗震性能得到很大改善
，
“
大震不倒
”
的设防水准要求
。
［
关键词
］
单跨框架
；
屈曲约束支撑
；
耗能
；
损伤
［
中图分类号
］
TU375.4
［
文献标志码
］
A
［
文章编号
］
1005-6270
(
20
2
0
)
06-0054-04
Design
Analysis
of
Single
Span
Frame
with
Buckling
Restrained
Brace
in
(
Primary
and
Secondary
School
ZHANG
Chuan-sheng
JIANG
Han
(
Nanjing
Yangtze
Urban
Architectural
Design
Co.,
Ltd
,
Nanjing
Jiangsu
210002
China
)
Abstract
:
In
order
to
increase
the
safety
redundancy
of
the
structure,
several
suitable
single
span
frames
are
added,
which
make
them
in
elastic
state
under
small
earthquake
and
provide
stiffness.
Under
the
fortification
earthquake
intensity,
the
buckling
restrained
braces
enter
the
yield
energy
dissipation
state,
most
of
the
structures
are
slightly
damaged,
in
rare
earthquake
intensity
the
buckling
restrained
braces
yield,
consume
seismic
energy,
provide
additional
damping,
and
the
main
structure
has
good
performance.
Through
the
seismic
analysis,
the
overall
seismic
performance
of
the
structure
has
been
greatly
improved,It
can
meet
the
requirements
of
fortification
level
of
"no
collapse
in
large
earthquake".
Key
words
:
single
span
frame
；
buckling
restrained
brace
；
energy
consumption
；
damage
1
工程概况
某中小学学校位于南京市江北新区,
由
6
栋
5
层教学楼
、
1
栋
5
层办公楼组成
，
地下
1
层，
地上建筑面积约
38
000
m
1
2
,
首层层高
4.5
m
,
2
〜
5
层层高
3.9
m
,
房屋主体结构高度为
20.05
m
,
均采用现浇钢筋混凝土框架
,
建筑整体效果图见
图
1
。
设置了较少抗震缝将平面划分为
8
个结构单体
（
见图
2
）
,
其中
3
个结构单体
（
塔
1
、
塔
2
、
塔
6
）
平面呈
C
形
,
属于平
面凹凸不规则
。
抗震设防类别为重点设防类
（
乙类
）
,
设防烈
图
1
建筑整体效果图
度
7
度
（
0.10g
）
,场地类别
III
类
，
场地特征周期
0.45
s
,
设计
地震分组为第一组
,
框架抗震
为二级
。
本文以其中一个
典型的
C
形结构塔
2
（
下文简称
C
塔
）
为研究对象重点阐述
,
C
塔整体模型见图
3
。
C
塔属于多层建筑
，
按照
《
建筑抗震设计规范
》
（
GB50011
—
2010
）
第
3.4.3
条及对应条文说明
，
该结构单元
1
中
2
不规
则
,
少于
3
筑
,
C
塔
Y
单
框
架
图
2
结构单元划分示意图
,
不
属于
别
不规
则
建
较
多
,
Y
总
框
架
［
收稿日期
］
2020
-
08
-
17
［
］
章传也男
（
1982
—
）
,
南京长渊市建筑设计股瞇限
数的
57%
,
GB50011
—
2010
第
6.1.5
条规定乙类建筑不应采
公司
,,
高
,
结构
。
江苏建筑
2020
年第
6
期
（
总第
209
期
）
支撑
（
所在的框架抗震等级提高至一级
。
55
BRB,
下文
）
型号及布置参数如表
2
所示
，
支撑
图
3
C
塔结构整体模型
用单跨框架结构
，
C
塔的冗余度低
，
结构抗震性能差
，
应采
用有效的结构措施
$
2
结构分析
本项目较多采用单跨框架
，
增设屈曲约束支撑可增加
结构的安全冗余度
,
提高抗震性能
$
根据
%
建筑消能减震技
图
5
C
塔屈曲约
图
4
C
塔结构平面布置
震
BRB
束支撑框架立面
，
表
3
性
，
提
度
，
术规程
&
JGJ297
—
2013
第
6.2.2
条条文说明
:
当结构平面两
出了
C
塔小震下各层刚度
、剪力与对应非减震结构
（
删除
个主轴动力特性相差较大时
，
可根据需要分别在
2
个主轴
方向布置
，
也可以只在较弱的
1
个主轴方向布置
$
C
塔仅
Y
方向为单跨框架
，
故沿
Y
向单向设置屈曲约束支撑
，
人字
形布置
，
具体位置
规
规
BRB
）
刚度
、
剪力对比
，
可以看出
，
仅
Y
向布置
BRB
后
，
减
震
Y
向框架在规定水平力
度分配承担的倾覆
力矩占总地震倾覆力矩的比值处于
50%
〜
80%
，
C
塔仍属于
框架结构
，
其中
BRB
与框架的
Y
向刚度
4
,
对应的框架立面见图
5
,
屈曲约束
0.1-0.15
,
表
1
不规则判别项
涵义
的
计算值
判定
是
大于
1.2
1.32>1.2
0.8>0.3
无
平面不规则
规
平面凹凸尺寸大于相应边长
30%
等
有效宽度小于
50%
，
开洞面积大于
30%
，
错层大于梁高
相邻层刚度变化大于
70%
或连续
3
层变化大于
80%
是
否
否
否
楼板局部不连续
度
满足
竖向不规则
构
承载力突变
相
上下墙
、柱
、
支撑不连续
无
力
大
80%
1.16>0.8
否
表
2
减震器
面面
轴
屈曲约束支撑
（
BRB
）
型号及布置参数
度
屈
力
/kN
极限
力
8kN
屈
极限
；
型号
数量
楼层
牌号
/mm
2
/mm
3
800
3
500
8mm
5.3
5.3
8mm
BRB1
BRB2
Q235B
Q235B
2
500
2
500
425
425
750
750
40
40
8
32
1
2-5
表
3
C
塔小震下减震模型与非减震模型各层刚度
、
剪力对比
减震模型各层刚度
减震
力
Y
力
占比
减震
度
减震
力
X
度
Y
刚度
X
力
Y
力
/kN
X
刚度
/
#
1
0
6
kN/m
2.342
2.342
2.563
Y
刚度
X
力
Y
力
BRB/
框架
BRB/
框架
度
/
X
10
#
kN/m
/
X
10
#
kN/m
8kN
/#
1
0
6
kN/m
2.814
2.814
3.080
3.654
3.081
8kN
8kN
力
5
4
3
2.342
2.342
2.563
3.199
3.199
3.463
1
538
1
54774.8%
71.6%
70.6%
71.2%
75.1%
1
537
2
436
3
100
3
609
1
385
0.14
0.14
0.12
0.12
2
4372
575
3
364
3
963
2
135
2
653
0.21
0.27
0.28
0.26
3
103
3
612
4
253
2
1
3.060
2.694
4.038
3.393
3.059
2.694
3
091
3
703
0.11
0.10
4
684
4
249
表
4
结构类别
钢筋混凝土框架结构
设计目标
规范要求
指标
层间位移角
减震目标
多遇烈度
罕遇烈度
18550
1/550
1/100
1850
56
支撑与框架各自承担的基底剪力比小于
0.3
,
由于
BRB
的
作用使整体结构的刚度增大
,
从表
3
中看出模型
Y
向增加
的底层地震剪力是对应非减震结构的
0.26
,
处于较合理的
江苏建筑
20
20
年第
6
期
（
总第
209
期
）
总能量
外力做功
动他
范围
［
―
,
但设计时
BRB
所在的框架梁端和柱端弯矩
、
剪力
增大
，
需要增大对应梁
、
柱截面
，
保证结构在罕遇地震下
速度型阻尼馨耗他
2000
BRB
屈服耗能时
,
所在的框架不出现严重破坏
％
结构设计时位移控制
按表
5
表
4
执行
，
震性能指标
%
时
H
（
s
）
选取
2
1
条人工波对
C
塔进行分析
，
各组地
加阻尼比
，
弹
图
7
RH4TG045
Y
工况能量图
设计时
，
将
BRB
所在框架梁、
柱截面分别取
400
mm
X
震动作用下基底剪力如表
6
所示
%
小震下
,
BRB
保持在弹
性状态
，
跟普通支撑一样提供刚度
,
不
800
mm
、
700
mm
X
700
mm
，
梁柱纵筋配筋率均取
2%
，
边棉
BRB
框
架
在
RH4TG045
大
震
工
下
的
9
所示
，
该框架仅底层
1
根框架柱中度损伤
，
损伤
，
能
，
使结
构
性时程分析结果也显示
，
BRB
在多遇地震下的受力均小于
8
、
度
表
2
中
BRB
的屈服力
，
设置的
BRB
满足表
5
的性能
的底部剪力均大于
CQC
法计算
目标％
3
条地震波计
出现重度损伤
，
保证了
BRB
大震下充分变形耗
得到的底部剪力的
80%
，
所选地震波满足规范要
%
中震下
，
BRB
开始屈服耗能
，
可提供一定的
加阻尼
5
能
要
%
比
，
对应的结构性能见图
12
，
体结构基本处于轻微
度
，
中震下主体结构能
。
图
6
、
7
、
表
7
给出了
RH4TG045
大震下能量图及等效阻尼比情
，
可见大震下
BRB
屈服耗能
，
提供附加阻尼比为
2.4%
，
其中
Y
向
BRB
提供的阻尼比达到
1.2%
，
明显大于
X
向
%
图
8
RH4TG045_X
大震下
BRB
边框架损伤
图
6
RH4TG045_X
工况能量图
图
9
RH4TG045_Y
大震下
BRB
边框架损伤
表
5
性能目标
遇度
设
度
罕遇度
屈服，
屈
支
不屈服
弹性
分屈服
主体结构
基本完好，
部分轻微损坏
，
个别中等损坏
中等损坏
，
严重损坏
表
6
3
条地震波下小震
、
中震
、
大震基底剪力
工况
小震
CQC/kN
小震基底
剪力
/kN
中震基底
剪力
/kN
大震基底
小震
中震
大震
剪力
/kN
/
小震
CQC
0.94
/
小震
CQC
2.26
/
小震
CQC
4.04
RH4TG045_X
TH060TG045
_X
TH076TG045
_X
X
向
4
000
4
253
9
600
17
200
17
900
3
700
4 200
11
400
0.87
0.99
2.68
4.21
3.20
3.54
3.69
7
300
9
700
13
600
16
600
1.72
2.07
2.50
RH4TG045,Y
TH060TG045
_Y
TH076TG045
_Y
Y
向
3
900
4
684
4 300
4
700
0.83
0.92
11
700
10
000
17
300
14
800
1.00
2.13
3.16
表
7
RH4TG045
工况下结构附加阻尼比
动力分析工况
初始阻尼比
结构
屈支
总
RH4TG045,X
RH4TG045,Y
5.0%
5.0%
1.5%
1.2%
0.4%
1.2%
6.9%
7.4%
江苏建筑
2020
年第
6
期
(
总第
209
期
)
57
图
10
RH4TG045_X
和
RH4TG045_Y
大震下
BRB
滞回曲线
图
14
非减震结构大震性能
BRB
"
作对比
，
图
11
给出了有无
BRB
结构在
RH4TG045
两
个方向大震工况下层间位移角对比
,
可以看出增设
BRB
后
的减震结构层间位移角显著降低
,
且
Y
向的减震模型刚度
明显大于非减震结构
,
减震结构满足表
4
的设计目标要求
。
图
13
、
图
14
表现出了减震结构与非减震结构损伤对比情
况,
非减震结构所有框架柱在底层均已达中等损伤以上
,
而
减震结构的构件损伤数量和程度均具有明显下降
，
可见
BRB
对结构的减震效果显著
％
图
11
减震结构层间位移角与非减震结构层间位移角对比
4
结论
(
1
)
C
塔共布置
40
个
BRB
,
进行了多遇烈度
、
设防烈度
度地震下的分析
%
在
地震下
,
BRB
保持弹性
状态
,
结构指标均满足规范要求
；
在设防地震下
,
BRB
进入
屈服耗能状态
,
结构基本为轻度
震
能
%
；
在罕遇地震下
，
/
、
Y
向最大层间位移角小于
1/100
,
BRB
耗能减震
，
达到预设的
(
2
"与对应的非减震结构对比
,
减震结构大部分构件损
,
结构
震
的
%
(
3
)
BRB
所在框架梁柱设计时选取了合适的截面和配
筋
，
减震结构在大震下损伤较小
，
且能保证
BRB
充分
变形耗能
%
参考文献
⑴郭彦林
,
刘建彬
,
蔡益燕
,
邓科
.
结构的耗能减震与防屈
曲支撑町.建筑结构
,
2005
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8
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,
郭彦林
.
防屈曲支撑框架设计方法研究町.建筑结
构
,
2010
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建筑消能减震技术规程
:
JGJ297
—
2013
[S]
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北京
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中国建
筑工业出版社
,
2013.
[4]
建筑抗震设计规范
:
GB
50011
—
2010
⑸
•
北京
：
中国建筑
工业出版社
，
2016.
⑸
朱炳寅
.
建筑抗震设计规范应用与分析
[M]
.
北京
：
中国建
筑工业出版社
,
2011.
图
13
减震结构大震性能
取首层某一
BRBla
,
位置见图
8
,
在
RH4TG045
大震
⑹
徐培福
,
傅学怡
,
等
.
复杂建筑结构设计
[M]
.
北京
：
中国建
筑工业出版社
,
2005.
[7]
国家标准建筑抗震设计规范管理组
.
建筑抗震设计规范
X
、
Y
向工况下滞回曲线如图
10
所示
，
可以看出滞回曲线饱
满，
BRB
充分变形发挥耗能能力
，
消耗地震能量
%
为研究
BRB
的减震效果
，
将对应非减震模型
(
删除
(
GB50011
—
2010
)
统一培训教材
[M].
北京
：
地震出版社
,
2010.
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