四种不同支撑类型钢结构抗震性能对比分析(3)
规范为了使结构在地震中倒塌的可能性最小，必须假定一次比设计中地震强度更大的地震，设计的基本要求是：加大抗压强度，消除K形支撑结构。[3]本文计算机模型均采用倒V字形框架设计。
图1.1普通中心支撑框架类型
Fig1.1 Different forms of Ordinary Eccentrically Braced Frame
(a)十字交叉支撑；(b)单斜杆支撑；(c) K型支撑；(d) 倒V型支撑；(e) V型支撑；(f)跨层X型中心支撑
1.2.2屈曲约束中心支撑框架
中心支撑框架中的支撑在中震和强震时会受压屈曲和受拉屈服，而受压屈曲极大的限制了支撑作为抗侧力构件的耗散能力，中心支撑框架抗震性能较差，并且在美国AISC360-05规程[3]中明确指出这种结构体系的延性系数较低。1994 年的Northridge地震和 1995 年的阪神地震震害调查都表明普通支撑钢框架大震时由于支撑的反复压屈而使震害加剧。有鉴于此，一些研究者开发出一种受压时没有屈曲发生的构件，把这种构件作为中心支撑框架结构的支撑斜杆，解决了受压杆件的屈曲问题。日本学者基于屈曲约束支撑的构成特点，即约束机制的特殊处理方法，称之为无粘结支撑（UnBonded Brace,简称 UBB），美国学者称之为 Buckling-Restrained Brace ,(简称 BRB)。台湾沿用美国的命名方法，称为屈曲约束支撑或屈曲约束支撑。本文也称之为“屈曲约束支撑”(简称 BRB)，屈曲约束支撑是对普通支撑的改进，通过在普通支撑的外围设置约束套筒，抑制支撑受压时的屈曲而不限制受力时的轴向变形。屈曲约束支撑在承受拉力和压力的情况下，表现出相同的滞回性能和优良的耗能能力。用它们代替支撑钢框架中的普通钢支撑，通过合理的设计，可以使屈曲约束支撑在罕遇地震发生时能够率先屈服，利用其滞回行为消耗地震能量，保护主体框架结构。在过去的几十年中，特别是近 10 年来，由于屈曲约束支撑良好的抗震性能，该种支撑在日本、美国、加拿大、我国台湾等地得到了越来越广泛的关注[4]
本文采用这种构件的钢结构体系，亦称之为屈曲约束支撑框BRBF(Buckling Restrained Braced Frame)。
1.2.3普通偏心支撑框架
20世纪70年代早期，在日本提出了一种在抗弯钢框架和中心支撑框架的基础上进行改良的钢结构体系，称为偏心支撑钢框架(Eccentrically Braced Frame)。与中心支撑有所不同，支撑一端与梁中部某处或偏近边缘相连，但并不在梁段正中，图1.2为几种，有加劲肋的关键的一段连有加劲肋的关键的一段梁叫耗能梁段。偏心支撑钢框架通过耗能梁段的弯曲和剪切将支撑中的轴力传递给柱或另一根支撑，耗能梁段以稳定的工作性能来担当结构中的“ 保险丝”，耗散地震能量。为了实现预期目的，耗能梁段需采取合理的构造细节以具有足够的强度和稳定的能量耗散能力，其他结构构件（耗能梁段以外的梁、支撑、柱和节点）需按能力方法设计，以耗能梁段实际能力产生的力而不是规范规定的设计地震荷载来设计。
图1.2偏心支撑钢框架
Fig 1.2 Eccentrically Braced Frame
我国GB50011-2011建筑抗震设计规范［5］和JGJ 99-98 高层民用建筑钢结构技术规程［6］中规定，超过12层的钢结构房屋，抗震烈度8、9度，宜采用偏心支撑。我国虽然做过较多偏心支撑的实验，但研究成果并不如美国完善，故有关偏心支撑的设计计算，主要参考美国钢结构协会AISC于1997年颁发的《钢结构房屋抗震规程》 (AISC341-05. Seismic provisions for structural steel buildings）［3］，并根据我国情况作了适当调整。