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TongMSK View | 双重抗侧力结构中框架 为什么要能够承担25%的地震力?
浏览次数:123次发布时间:2022/11/21

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》8.2.3条第3款中规定,钢框架-支撑结构的框架部分按照刚度分配得到的地震层剪力应乘以调整系数,达到不小于结构底部总剪力的25%和框架部分计算最大层剪力的1.8倍二者的较小值。

那么,25%这个数值是怎么来的呢?今天童老师就来给大家仔细讲讲这条规定背后的道理。

首先,我们来看看真实的框架-支撑双重抗侧力结构的抗侧力性能。图1是两种双重抗侧力结构形式:


图1 两种双重抗侧力结构


接下来我们来讨论两种情况:一种是框架和支撑抗侧承载力各占一半的情况(即框架和支撑的抗侧承载力均占总抗侧承载力的50%);一种是框架抗侧承载力占25%,支撑抗侧承载力占75%,即规范规定的下限情况。


框架50% 支撑50%


框架和支撑的抗侧承载力各占一半时,曲线如图2所示。

图2 框架50%支撑50%,长细比80时(各构件对抗侧力的贡献拆分出来看)


从上图可以看出,支撑承载力因压撑屈曲而下降,但是框架还在弹性阶段,其承载力随侧移增加而不断地发挥,从而总承载力基本不下降,结构整体抗震性能好。


框架50%支撑50%算例的总抗侧承载力-侧移角曲线见图3。

图3 框架50%支撑50%时,总抗侧力-侧移角关系


由图3可见,长细比80、100时,屈曲后承载力仍有少量下降,但随侧移增加、框架的抗侧力继续发挥而恢复。


框架25% 支撑75%

框架抗侧力占25%和支撑抗侧承载力占75%(框架1,支撑3)时,曲线如图4。看上去,框架的补偿能力远不如50%+50%的情况。

图4 框架25%支撑75%,长细比80时(各构件对抗侧力的贡献拆分出来看)


框架25%支撑75%算例的总抗侧力曲线见图5,可见屈曲后抗侧承载力有退化20%的阶段。幸好随侧移角的增加,框架抗侧力继续发挥。总抗侧力会恢复一点。

图5 框架25%支撑75%时,总抗侧力-侧移角关系


小结

(1) 框架达到抗侧极限承载力时的层间侧移角较大,设防烈度地震下仍在弹性阶段,为整体结构提供震后恢复力。

(2) 框架抗侧力达到25%是下限,如果低于25%,在较大侧移时,抗侧力将不能完全得到补偿。

注:本文是《钢结构与钢-混凝土组合结构设计的方法》14.2节的提炼,该书由国家科学技术学术著作出版基金资助,建筑工业出版社2022年6月出版,第2次印刷,欢迎选购。


文章转自铁木辛柯工程设计与研究公众号


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