多层柱间支撑门式刚架结构体系的纵向抗震性能研究

柱间支撑是门式刚架结构纵向抗震的核心构件,当建筑高度较大时常采用多层柱间支撑,这样不但能减小支撑长细比,同时支撑与柱的交点也可以作为支撑柱间刚架柱平面外有效的支承点,使得柱和支撑等构件更容易满足规范严格的长细比要求,从而节省钢材。目前我国规范中对多层柱间支撑的抗震设计方法并未明确说明,同时国内也缺乏对多层柱间支撑门式刚架结构体系的纵向抗震性能研究。针对以上问题,本文做了如下工作:采用有限元软件ABAQUS对按现行规范设计的9个门式刚架结构进行纵向地震作用下的弹塑性时程分析,研究多层柱间支撑门式刚架结构在纵向地震作用下的抗震性能。结果表明,多遇地震作用下,结构纵向侧移较小,满足变形要求;罕遇地震作用下,各支撑层侧移不均匀产生薄弱支撑层,刚架柱在支撑平面内弯曲失稳导致结构倒塌,不满足抗震要求。通过静力弹塑性分析研究了多层柱间支撑结构在侧移过程中的受力性能和破坏形式。结果表明,多层柱间支撑在侧移过程中,柱在支撑平面内会受到弯矩作用,最终导致弯曲失稳破坏。因此,本文提出对柱按双向压弯构件设计的推荐设计方法,然后对按该方法设计的新试件进行静力弹塑性分析和滞回性能分析。结果表明,推荐设计方法可以有效避免柱的弯曲失稳,同时能提高试件的耗能能力。基于对多层柱间支撑的时程分析和静力弹塑性分析,针对多层柱间支撑提出了两个设计目标:(1)避免柱在支撑面内出现弯曲失稳现象,防止结构倒塌破坏;(2)减小薄弱支撑层的层间位移角,避免支撑出现破坏。然后采用推荐设计方法设计了两个对比试件,并进行罕遇地震作用下的时程分析。结果表明,结构侧移均匀,柱没有出现失稳情况,达到了设计目标。