钢框架支撑结构抗震性能有限元分析

孙 庆 王 涛

(1.青岛市市南区市政工程养护建设有限公司，山东 青岛 266071； 2.青岛理工大学，山东 青岛 266033)

钢结构具有强度高、刚度大、稳定性好、抗震性能强、施工简便、绿色环保等特点，而成为设计时的首选类型之一。我国处于环太平洋火山地震带，地震频发，近几年的汶川地震、玉树地震等给国民经济及当地人民收入带来了巨大损失。钢结构与普通钢筋混凝土结构相比有一定的延性，在地震作用下具有一定的抗震能力，可以耗散部分地震能量[1]。本文通过对普通钢框架、单向斜杆支撑钢框架、交叉支撑钢框架和人字形支撑钢框架分别采用铰接和刚接的连接方式，利用ANSYS对它们分别进行在三种不同地震波作用下的研究得出抗震性能最优的支撑类型。

1 设计资料[2]

本设计实例为8层框架写字楼，它包括下列几部分承重构件:

1)横向框架:三层三跨，由基础、框架梁、柱组成。

2)纵向框架:三层两跨，由基础、框架梁、柱组成。

平面图见图1。

本设计柱距采用6 m×6 m，层高为4 m。结构位于Ⅱ类场地第二组，基本烈度为8度，阻尼比为0.02。结构设计所取永久荷载见表1,活荷载按照GB 50009—2012建筑结构荷载规范的规定计算。

表1 永久荷载

初选截面，梁柱所用钢材均为Q235，选定梁柱截面尺寸及截面几何特性分别为:

柱:工字型截面:300 mm×305 mm×15 mm×15 mm；梁:工字型截面:300 mm×300 mm×10 mm×15 mm。

目的:结构在罕遇地震下的模态分析以及瞬态分析，通过在三向地震的作用下，在模态分析下观察结构的频率和振型；在瞬态分析中分析层间位移。通过不同的支撑方式以及在经济方面的考虑，给出一个较优的方案。……