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論文摘要：偏心支撐鋼框架是在支撐鋼框架的基礎(chǔ)上改進的一種新型抗側(cè)力體系，該體系結(jié)合了中心支撐鋼框架強度、剛度高和抗彎框架延性、耗能性能好的優(yōu)點，是適用于高烈度地震區(qū)的一種有效的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。同時，由于多高層鋼框架的廣泛應(yīng)用，其層數(shù)不同將會導(dǎo)致柱軸心壓力的不同。本文通過應(yīng)用ANASYS有限元程序?qū)ζ湓诓煌�軸心壓力下的受力性能進行分析。
論文關(guān)鍵詞：型偏心支撐鋼框架,軸心壓力,有限元,抗震性能
　　引言
　　偏心支撐鋼框架是在中心支撐鋼框架的基礎(chǔ)上改進的一種新型抗側(cè)力體系，該體系結(jié)合了中心支撐鋼框架強度、剛度高和抗彎框架延性、耗能性能好的優(yōu)點，是適用于高烈度地震區(qū)的一種有效的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。目前，國內(nèi)外對偏心支撐鋼框架的研究主要集中在耗能梁段上，很少有人考慮由于層數(shù)不同而引起的柱的軸心壓力不同從而引起抗震性能的影響。因此，研究柱的軸心壓力不同導(dǎo)致其抗震性能的差異是很有現(xiàn)實意義的，并且能為理論設(shè)計提供有益的參考數(shù)據(jù)。
　　2.試件描述
　　2.1基本試件
　　為了更真實地模擬地震作用下框架的實際受力行為，
　　試件取底層一跨兩層的一榀框架作為有限元分析的基本
　　試件，進行有限元分析的試件的外形及幾何尺寸如圖1
　　所示。梁、柱和支撐及耗能梁段的截面尺寸分別為：
　　350×200×10×16、450×300×12×20和300×200×10
　　×10，耗能梁段的長度為400mm，耗能梁段加勁肋的厚度
　　為10mm，支撐與梁柱交點處的細(xì)部構(gòu)造參考《多、高層
　　民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造詳圖》進行設(shè)計。梁柱連接、
　　支撐兩端與框架的連接，均采取剛性連接的形式，焊縫采
　　用E43型焊條，其余鋼材均為Q235鋼。
　　2.2參數(shù)試件
　　參數(shù)試件的設(shè)計是將基本試件的柱軸心壓力進行改變，
　　以考察其對K型偏心支撐鋼框架受力性能的影響。這組參
　　數(shù)試件與基本試件比較，主要是改變柱的軸向壓力，參數(shù)
　　試件的尺寸與基本試件完全相同。
　　參數(shù)試件與基本試件軸心壓力不同的部分見表1：
　　表1基本試件與參數(shù)試件一覽表
　　

試件	試件1	試件2	基本試件	試件3	試件4
軸壓力(N/mm )	0	47	94	141	188
軸壓比	0	0.2	0.4	0.6	0.8

3.滯回性能分析
　　該系列試件在單向荷載作用下的荷載-位移曲線和在循環(huán)荷載作用下的滯回曲線如圖2(a)～(f)所示，其中試件1、2和基本試件由于軸向壓力較小均能夠完成5Δ位移的循環(huán)，其所施加的軸向力分別為0、0.2N和0.4N，而試件3則在0.6N軸力的作用下僅完成了3Δ位移的循環(huán)，滯回性能最差的是試件4，其在0.8N軸力作用下在接近1Δ位移處發(fā)生了破壞。從以上各試件滯回性能的對比可知，柱的軸壓比對Y型偏心支撐鋼框架的受力性能影響較大。此外從圖2還可以發(fā)現(xiàn)，隨著框架柱軸壓比的增大，試件1、試件2和基本試件的承載力和延性都略有下降，但下降的幅度并不大。試件3和試件4的極限承載力和延性與試件一、試件2和基本試件相比有明顯的下降，這主要是由于較大的柱軸壓力使得結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)增大，降低了偏心支撐框架的承載力與延性。從單調(diào)荷載作用下的荷載-位移曲線可以看出，該系列試件進入彈性階段的時候都比較接近，進入了彈塑性階段后，各個試件的差別就比較明顯了，試件1、試件2和基本試件還保持著一定的延性，試件3的延性就比較差，試件4在進入塑性階段不久承載力就快速下降，發(fā)生了脆性破壞。
　　（a)荷載-位移曲線(b)試件1滯回曲線
　　
　�。╟)試件1滯回曲線（d)基本試件滯回曲線
　　圖2參數(shù)試件與基本試件的荷載-位移曲線與滯回曲線
　　圖3為系列試件在循環(huán)荷載作用下的骨架曲線和割線剛度退化曲線。從圖中可以看到，系列試件在結(jié)構(gòu)
　　各受力階段的骨架曲線和割線剛度退化曲線基本重合。此外從圖中還可以看到，雖然結(jié)構(gòu)在不同受力階段對荷載的反應(yīng)比較類似，但各試件的極限承載力和延性卻有較大差別，其中軸壓比較大的試件3和4的承載力與延性明顯小于其它試件。
　　

圖4系列試件極限荷載

從圖4中可以看到，軸壓比較小的試件試件1、試件2和基本試件的極限承載力相差不大，其承載力分別達到了1551.02KN、1545.32KN與1540KN，而試件3與4的極限荷載僅達到了1492.67KN和1384.63KN，與承載力最好的KERP1相比分別減小了4%和11%�？梢�，當(dāng)柱的軸壓比在一定范圍內(nèi)(N≤0.6N，N為柱全截面屈服時所能承受的壓力)變動時，其對K型偏心支撐鋼框架的極限承載力影響很小，而當(dāng)柱的軸壓大于某一值時(N>0.6N)，其將顯著削弱結(jié)構(gòu)的承載力。
　　由骨架曲線可得到Y(jié)EVF系列試件在循環(huán)荷載作用下不同受力階段的荷載、轉(zhuǎn)角與延性系數(shù)表，如表2所示。從表中可以清楚地看到，在結(jié)構(gòu)的屈服點，各試件的屈服荷載和框架轉(zhuǎn)角的差別并不大，屈服荷載降幅最大值也僅為14%；隨著水平荷載的增大，試件1、試件2和基本試件的最大荷載和極限荷載的值明顯大于試件3和試件4的相應(yīng)值，而試件1、試件2和基本試件之間的相應(yīng)值相差不大。比較系列試件在各受力階段的框架轉(zhuǎn)角和有效延性系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，軸壓比較小的試件具有較大的框架轉(zhuǎn)角和有效延性系數(shù)。由此可知，軸壓比在0～0.6的范圍內(nèi)變化時，對Y型偏心支撐鋼框架的承載力、變形能力和延性影響較小，當(dāng)軸壓比達到0.6及以上時，Y型偏心支撐鋼框架的受力性能呈明顯的劣化趨勢。因此《高鋼規(guī)程》要求將軸壓比控制在0.6以下是比較合理的。
　　表2YEVF系列試件各階段的荷載、轉(zhuǎn)角和延性系數(shù)表
　　

試件	結(jié)構(gòu)屈服點			最大荷載點				極限荷載點
	P /kN	Δ/mm	Δ/H	P /kN	Δ/mm	Δ/H	μ	P /kN	Δ/mm	Δ/H	μ
YEVF0	1170	48	1/150	1551	192	1/37	4	1523	240	1/30	5
YEVF0.2	1128	48	1/150	1545	240	1/34	5	1495	288	1/25	6
BASE	1008	42	1/171	1523	210	1/35	5	1471	252	1/29	6
YEVF0.6	1007	40	1/180	1507	120	1/60	3	1272	120	1/60	3
YEVF0.8	997	36	1/200	997	36	1/200	1	997	36	1/200	1

4.結(jié)論
　　當(dāng)柱的軸壓力在一定范圍內(nèi)(，為柱全截面屈服時所能承受的壓力)變化時，其對K型偏心支撐鋼框架的受力性能影響很小，而當(dāng)柱的軸壓比大于0.6時，結(jié)構(gòu)的承載力、變形能力、延性和耗能性能均表現(xiàn)出明顯的劣化趨勢。因此，設(shè)計軸壓比應(yīng)控制在0.6以下，以保證結(jié)構(gòu)的良好抗震性能得以充分發(fā)揮。