1、“.....近年来它的应用在美国日本和台湾得到增强。然而,对于般实践的详细设计规则当前还处于发展阶段。从 年夏开始,密歇根大学的研究者已经开始和台湾 地震工程研究中心的队伍展开合作,在设计分析和应用模拟动力测试方法对 这种框架进行全方位测试等方面进行联合研究。 选定的结构是由混凝土灌注的钢管圆柱钢梁和复合屈曲约束支撑组成的三层三跨的框架。这种框架是应用密歇根大学最近发展的基于能量的塑性设计程序设计而成的。这种方法利用了选定的目标作业份额对这个框架在 年中到 荷载 年设计范围中的 到 和总体的屈曲原理。由于在端部连接和支撑的 钢壳之间设计空隙的更多精确控制的需要,屈曲约束支撑框架是对这种最新成熟设计方法的最好候选者......”。
2、“.....并对两种方法对于次台湾地震而设计的框架无弹性响应结果进行了对比。同样的框架也在美国进行了设计,并依据美国的标准在地面运动下进行了分析。由密歇根大学设计的框架对台湾和美国的地面运动都基本符合动力响应。 介绍 屈曲约束支撑极好的地震反应激励了台湾地震 工程研究中心的实验 计划 ,也鼓励了密歇根大学的研究者们对分析和设计之间结合的进步研究。在这个计划中,屈曲约束支撑为 年 月在台湾地震工程研究中心进行模拟动力荷载实验的三层三跨框 架提供了最基本的抗力结构。原型建筑的结构布置如图 所示,实验框架的立面如图 所示。针对实验目的,假定这些跨中的两个能够抵抗作用在个三层建筑原型的全部地震力。地震力作用的框架在图 中用粗线表示......”。
3、“.....最基本的抵抗力由框架中主要跨图 的屈曲约束支撑来提供。这跨被设计为个完全的支撑框架,而所有的梁柱连接和支撑与柱间的连接 作为最简单的连接。在每个地震作用的 框架中,支撑被设计为抵抗地震作用力的 ,剩余的 有外侧的两跨来抵抗。外侧两跨作为瞬间框架,同时外侧梁柱接头作为瞬间连接。所有柱子都由混凝土灌注钢管组成 。内外侧柱子采用不同的型材,随着建筑物高度的增加尺寸保持不变。梁上采用大法兰。各层采用不同尺寸的梁,而在同层上的所有跨都采用相同尺寸的梁。 屈曲约束支撑的特性 屈曲约束支撑的特色是在混凝土灌注钢管中插入个钢芯图二 钢芯和混凝土灌注钢管由于钢芯表面的脱胶材料而保持相互分离。灌注的混凝土和钢管的作用是防止钢芯屈曲,以至于在大位移撤消后支撑有个很好 的荷载位移响应......”。
4、“.....而不会作用在周围材料上。在台湾的地震工程研究中心,各种不同配置的屈曲约束支撑在大周期 轴力作用下进行试验,从而挑选出最适宜实验框架的配置图二 个挑选出的屈曲约束支撑的配置对应的典型荷载位移响应如图二 所示。正如看到的,得到了整个的滞后线圈和完美的能量扩散。然而,要注意的是压缩的屈服荷载要比拉伸的高出 左右。这点要在框架设计中进行说明。 图二 采用的屈曲约束支撑结构 屈曲约束支撑的典型荷载位移响 应 设计要素 为满足般的性能要求,依据不同的设计程序设计了三个原型框架来进行对比。第个框架由台湾的 地震工程研究中心的科研小组设计,这个框架的底部剪力计算依据基于位移的多模式抗震设计程序,这个指导方针还在 年规定了台湾的抗震设计规则。这个框架是根据弹性方法设计的。第二个框架密歇根大学设计的第个框架由密歇根大学的团队设计......”。
5、“.....但他们采用了最近形成的塑性设计方法。第三个框架 密歇根大学的第二个框架 在计算底部剪力时采用了由密歇根大学研究的基于能量的简单程 序。框架的设计采用了同密歇根大学第个框架样的塑性设计方法。 基本设计参数由台湾地震工程研究中心的科研小组依据 年起草的台湾抗震设计规则选定。每层的地震作用平均的分配到到两个抗震框架上。作用在每层上的地震作用如下, 层和二层 千磅 三层 千磅。 为了计算原型建筑的设计底部剪力采用了两种不同的性能 标准 ,并把其中较大的结果作为实验框架的设计依据。根据第个性能标准保护准则,当建筑遭受在未来 年超过 的地震烈度 时,最大顶部位移设定为 弧度。根 据第二个性能标准预防准则,在建筑物遭受 的地震作用时,最大顶部位移设定为 弧度。 和 这些地震事件会通过适当的因素 进行测量来表示 为真实的地面运动......”。
6、“.....这些测量因素同样由相同的加速度谱线决定,并与台湾地震规则中规定的在坚硬的岩石场地 和 的地震事件相关规则相对应。这两个测试结果分别有 和 的地震加速度。 根据框架的设计原则和简单性能分析,整个底部剪力将被分配到三个楼层上。 每层上的力将按下面公式进行计算。 和 分别表示各层的质量和位移, 表示总的设计底部剪力。各层的地震力的相对值如下 层 二层 三层 设计底部剪力 台湾设计方案 这部分将简单介绍台湾地震工程研究中心对底部剪力的设计,更加详细的介绍会在其他地方看到文献 。 第步,将框架理想化为有三个自由度的 体系。三种模式的 模型 影响因素 以及模型的质量和模型各层的位移都将进行计算。对于这个特 殊的框架......”。
7、“.....所以只把第模式作为实验目标。因此,在第模式下的第三楼层位移将被作为与模型目标顶部位移相关的有效系统位移 。 第二步,计算框架第模式的延展性。因为支撑框架承受了 的地震作用,所以有效系统的屈曲位移根据支撑点的屈曲位移计算,再增加 作为瞬间框架的影响。根据各层的最大位移,计算各层的延展性,然后取平均值作为系统的有效延展性。采用这种延展性和有效目标位移 ,系统的有效 周期将通过非弹性地面运动谱线得出。根据这个时间周期,计算出系统相应的有效坚硬度 。 最后,目标位移点的底部剪力 通过 和 的简单相乘计算出。根据假设在 拉力下的线性荷载位移曲线和计算出的延展度,最终的底部剪力可以简化为屈服底部剪力。屈服底部剪力作为框架的设计底部剪力 。两个性能标准中,第二个标准的底部剪力起支配作用,等于 千磅......”。
8、“.....其中地震对结构顶点弹性输入能量的小部分等于结构达到最大目标位移所需的 能量。这个程序的简单介绍如下 。 图三倒塌预防准则的理性框架响应 首先,用理性的三线性曲线来模拟最大底部剪力和位移的关系,如图三所示。这个三线性曲线是分别根据支撑框架 的最大底部剪力剖面图和瞬间框架得到的。这些剖面图是理性的弹塑性响应曲线。支撑框架的屈服点最大位移可以根据框架的几何构造计算出。正如前面提到的假定支撑框架在这点承受未知设计底部剪力 的 。根据过去的分析结果,瞬间框架的最大屈服位移假定为 ,承受剩余设计底部剪力的 。将这两个双线性曲线叠加得到整个框架位移荷载的三线性曲线 如图三所示。根据这个曲线计算出框架的延展度 。 第二部,根据弹性 系统,利用 给出的公式计算出最大输入能量,公式如下所示 和 分别表示总质量和模拟线谱速率。然而,对于非弹性系统......”。
9、“.....因此,在公式 中添加修正因子 将理性弹塑性系统添加到选定的目标位移中,如图四 中所示。通过采用这个修正因子,并将 转化为线谱加速度 ,模型所需能量 可表示为下式所示, 和 分别表示系统的质量和基本周期, 表示最大的联合底部剪力。根据 文献 的抗震规定,三层框架的 可以估计为 秒。用这个周期,可以从台湾抗震规则草图 给定的设计响应谱线得到 。 可以根据 提出的 关系如图四 所示得到。 图四 弹性非弹性能量的输入 周期能量修正因素 改良的输入能量 等于作用在框架上的地震作用 ,如图四 所示的位移。为这个目的,假定了双线性荷载位 移关系图如图四 所示和随框架高度线性分配的楼层位移。如上所述,可以得到各层的地震力分配。根据这个能量平衡方程,得到设计底部剪力 依据台湾所采用的方法......”。
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