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第42卷第6期2020年12月Vol.42,No.6Dec.2020工程抗震与加固改造Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting［文章编号］1002-8412(2020)06-0010-10DOI：10.16226/j.issn.1002-8412.2020.06.002摇摆钢支撑结构滞回性能与极限承载能力分析冯磊，赵宝成，蒋聪(苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室，江苏苏州215011)［提要］摇摆钢支撑框架结构是一种可恢复功能的结构形式，具有耗能能力强、破坏模式理想、震后修复方便等优点。
本文采用ABAQUS有限元分析软件建立摇摆钢支撑框架结构模型，对模型进行低周往复加载，分析其破坏模式，并考虑了耗能连梁长度与支撑跨跨度等设计参数对结构滞回性能的影响。
分析结果表明：摇摆钢支撑滞回曲线为饱满的梭形，耗能能力良好，破坏模式合理。
随着耗能连梁长度的增加，结构在相同侧移比下的承载力和刚度下降，耗能能力呈现先下降再略微上升趋势，耗能连梁长度取值范围在(0.9-1.41)Af p/V之间比较合理;跨度的改变对结构影响很大，随着支撑跨度的增加，结构的承载力、刚度、耗能能力显著增加。
最后分析了摇摆钢支撑结构在极限状态的典型屈服机制，基于小变形假定和虚功原理，推导出极限承载力计算公式，利用有限元软件对公式结果进行对比验证,结果吻合较好，可为工程应用提供参考。
［关键词］摇摆钢支撑；耗能连梁；滞回性能；极限承载力［中图分类号］TU391［文献标识码］AAnalysis of hysteretic behavior and ultimate bearing capacity of therocking steel braced frameFeng Lei,Zhao Bao-cheng,Jiang Cong(Suzhou University of Science and Technology,Jiangsu Key Laboratory of Structure Engineering,Suzhou215011,China)Abstract:The rocking steel braced frame is a type of resilient structure,it has better energy dissipation capacity,ideal failure mode, and the function of the building can be quickly restored after the earthquake.The finite element software ABAQUS is used to establish the rocking steel braced frame model,and the quasi-static load is conducted on these models to analyze the failure mechanism.In addition,the influence of design parameters such as the lengths of the link beam and brace spans on the hysteretic performance of the structure are considered.The analysis results show that rocking steel braced frame base has full hysteretic curve,better energy dissipation capacity and reasonable failure mode.As the length of link beam increases,the bearing capacity and stiffness of the structure decrease,and the energy dissipation capacity decreases first and then increase.The suggestion on the length of link beam is in the range of(0.9~1.41)M p/V p.As the brace span increases,the bearing capacity and stiffness of the structure and the energy dissipation capacity are increasing.Finally,the typical yielding mechanism of rocking steel braced frame in limit state is analyzed. Based on the virtual work principle and the small deformation assumption,the formula of ultimate bearing capacity is derived,and the calculated results of formulas are in good agreement with the results of finite element,which can provide reference for engineering application.Keywords:rocking steel braced frame；link beam；hysteretic behavior；ultimate bearing capacityE-mail：*****************1引言我国抗规的抗震设防目标是“小震不坏、中震［收稿日期］2020-01-05［基金项目］国家自然科学基金项目(51878432)江苏省高校自然科学研究重大项目(15KJA560002)可修、大震不倒”。
钢结构框架抗震及稳定性问题的分析钢结构框架抗震及稳定性问题的分析摘要：本文针对钢结构框架建筑结构体系抗震及稳定性问题进行了分析，并叙述了钢结构框架抗震设计的基本要求以及相应的钢结构框架的抗震设计理念。
关键字：钢结构；抗震；稳定性；消能；抗震设计中图分类号：S611 文章标识码：A文章编号：正文：一、钢结构的性能特点钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构，钢结构住宅依其自重轻，基础造价低，适用于软弱地基，安装容易，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好等综合优势而受到各方的重视。
但是，如果钢结构房屋在结构设计、材料选用、施工制作和维护上出现问题，则其优良的钢材特性将得不到充分的发挥，在地震作用下同样会造成结构的局部破坏或整体倒塌。
钢框架结构体系钢结构住宅的基本体系一般以纯钢框架结构体系为主，这种体系具有受力明确的特点，并且制作、安装与混凝土结构相比较是相对简单的，进而明显的提高了施工的速度，但为了抵抗侧向力所需梁柱截面较大，且在一般情况下，梁柱节点应采用刚接，以提高结构的抗侧刚度。
钢框架―支撑结构体系当钢框架体系需要较多的层数时，由于侧向的作用力增大，使得梁柱等主要构件尺寸也相应增大，失去其经济合理性。
可以在柱间设置支撑，形成钢框架―支撑结构体系。
支撑体系包括中心支撑体系和偏心支撑体系。
钢框架―预制钢筋混凝土墙结构体系这种体系受力性能良好，支撑构件相对较经济，且能与隔墙布置相结合。
该结构体系，一般预制钢筋混凝土墙体中均埋有钢板支撑，它只有在支撑点处与钢框架相连，而且钢筋混凝土墙板与框架梁留有空隙，从受力上来说，它仍是一种支撑。
但现场安装比较困难，制作比较复杂。
钢框架―钢筋混凝土剪力墙结构体系在钢框架结构中设置部分现浇钢筋混凝土剪力墙，即为钢框架――钢筋混凝土剪力墙结构体系。
剪力墙在钢框架――钢筋混凝土剪力墙结构中，由于钢筋混凝土剪力墙刚度大，所以它是抗侧力的主体，提高了整个结构的侧向刚度。
Y 型支撑钢框架抗震性能研究摘要Y 型支撑钢框架作为一种新型的抗震结构，越来越受到人们的关注。
本文通过对Y 型支撑钢框架的分析，探究其抗震性能，并提出优化建议。
首先，介绍了Y 型支撑钢框架的构造形式及主要材料，然后分析了其受力特点，并与传统的钢结构进行对比。
接着，从结构刚度和减震能力两个方面分别对其进行了分析，通过简单的数学模型，探究了Y 型支撑钢框架对于地震力的响应。
最后，本文提出了相应的优化建议，为Y 型支撑钢框架的抗震设计提供了一定的参考。
关键词：Y 型支撑钢框架；抗震性能；结构刚度；减震能力；优化建议1.引言随着现代建筑技术的不断发展，人们越来越注重建筑结构的抗震性能。
目前，钢结构已成为一种有效的抗震结构形式，它以其优良的性能和灵活性而备受人们欢迎。
其中，Y 型支撑钢框架成为了近年来研究的热点之一，其在抗震能力方面具有一定的优势。
本文将通过对Y 型支撑钢框架的分析，探究其抗震性能，并提出优化建议。
2.Y 型支撑钢框架的构造形式及主要材料Y 型支撑钢框架是一种由多个框架单元构成的结构形式，其中每个框架单元由两个竖向的支撑柱和一个横向的梁组成。
这些框架单元被连接在一起，形成一个整体的结构。
图1 为Y 型支撑钢框架的示意图。
Y 型支撑钢框架的主要材料为钢材，其中支撑柱和横向梁的截面形状一般为矩形或圆形，尺寸和厚度取决于所承受的荷载和力矩大小。
柱和梁所采用的钢材种类及等级需要满足国际安全标准。
3.Y 型支撑钢框架的受力特点Y 型支撑钢框架具有以下受力特点：（1）支撑柱受拉性能优秀。
在地震作用下，支撑柱受到横向力的作用，会产生拉应力，而钢材的拉应力性能比较优秀，能够很好地承受这种荷载。
（2）梁受弯性能优秀。
地震力作用下，建筑会发生变形，而横向梁的主要受力形式就是受到弯曲荷载，这也是钢材的擅长领域之一。
（3）Y 型支撑结构有利于减少结构重量，减小地震作用下的惯性荷载，从而改善结构的抗震能力。
4.Y 型支撑钢框架的抗震性能分析4.1结构刚度Y 型支撑钢框架的抗震性能一方面取决于其结构刚度，其中强度和稳定性的提高能够有效提高结构的刚度。
框架结构抗震性能分析摘要：文章通过对框架结构，房屋框架结构的类型、抗震等级的要求等进行概述，分析了框架结构等建筑形式，抗震性能的优劣，并提出如何提高建筑物的抗震性能方法。
关键词：框架结构抗震性能抗震等级一、框架结构概述框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。
适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。
框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。
二、房屋框架结构分类及特点1、分类房屋的框架按跨数分有单跨、多跨；按层数分有单层、多层；按立面构成分有对称、不对称；按所用材料分有钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。
其中最常用的是混凝土框架（现浇整体式、装配式、装配整体式，也可根据需要施加预应力，主要是对梁或板）、钢框架。
装配式、装配整体式混凝土框架和钢框架适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。
2、特点框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。
抗震房-房屋框架结构框架结构体系的缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性；钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大；不适宜建造高层建筑，框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对与各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素，对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理，故一般适用于建造不超过15层的房屋。
可控摇摆自复位结构体系抗震性能分析本文在回顾可控摇摆自复位结构体系最新发展动态后,进行了有限元模拟方法的试验验证。
并按照这种模拟方法,分别建立了三层和七层可控摇摆自复位结构体系模型,通过两频段选波方法,筛选出合适的地震波进行时程分析。
以理论和模拟研究相结合的方法,具体分析了结构体系在小震、中震和大震下的抗震性能。
主要结论如下:1)通过合理设计,可控摇摆自复位钢框架结构体系利用自身刚体转动,带动放置于两框架间的蝴蝶型耗能钢板耗能,并通过钢绞线提供的回复力,保证结构在地震结束后能够回复到原有位置,实现“小震不坏、中震可修、大震不到”的设防目标。
2)可控摇摆自复位钢框架结构体系的工作性能主要与钢绞线和耗能器协同工作关系有关,而这种协同工作关系通过自复位率来表征,自复位率越大结构在震后残余变形越小,但此时耗能器产生的塑性变形小,耗能效果差,因此对于可控摇摆自复位结构选取合适的自复位率至关重要.本文分别对具有不同自复位率的可控摇摆钢框架结构体系进行了研究分析,得出对于双跨摇摆自复位结构,自复位率取值的合理范围为0.5~1.5。
3)本文对三层和七层可控摇摆自复位结构体系进行抗震性能研究,得出结构性能目标为:(1)在正常使用阶段,柱脚不抬起,此时柱脚节点近似于铰接节点,框架依靠自身刚度抵抗水平侧向荷载,结构的竖向传力路径为板-梁-柱;(2)在多遇地震下,柱脚可以发生轻微抬起,抬起高度不超过结构总高度的千分之二,顶点最大位移比和各层层间位移角不超过0.4%,耗能器不产生塑性变形,结构滞回曲线无滞回环;(3)在中震下,柱脚抬起,在某些地震动作用下,耗能器可以产生一定的塑性变形,结构滞回曲线捏缩,但钢绞线不产生塑性变形,此时结构最大顶点位移比和各层层间位移角不超过1.5%;(4)在罕遇地震下,结构柱脚抬起,耗能器产生较大的塑性变形,结构滞回曲线饱满,但钢绞线依然不产生塑性变形,结构顶点最大位移比和各层层间位移角不超过2.0%。
框架摇摆墙抗震性能研究综述李浩;冯兆琦;郭翔【摘要】介绍了框架摇摆墙结构的定义和类型,总结了目前关于框架摇摆墙结构体系的研究方法,阐述了其在地震发生时的损伤机制、抗震性能及连接形式,并结合工程应用情况,提出了框架摇摆墙结构今后的研究方向.%This paper introduces the definition and classification of the frame rocking wall structure system,and summarizes the current research methods about frame rocking wall structure system and expounds the damage mechanism,the seismic performance and the connection form. In combination with engineering application,the paper puts forward the direction of further research.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)003【总页数】2页(P36-37)【关键词】框架摇摆墙;损伤机制;抗震性能【作者】李浩;冯兆琦;郭翔【作者单位】山东科技大学土木工程与建筑学院,山东青岛 266590;山东科技大学土木工程与建筑学院,山东青岛 266590;山东科技大学土木工程与建筑学院,山东青岛 266590【正文语种】中文【中图分类】TU352进入21世纪以来，人类经历了汶川地震、日本地震等一系列极端自然灾害，在重建家园的同时也开始重新总结应对地震的方法。
作为地震发生时与人们的生命和财产安全最休戚相关的因素，建筑物的抗震性能显得尤为重要。
地震作用下，最容易出现的问题就是因柱端出铰而引起的层屈服，这会直接导致结构产生不可修复的破坏甚至发生倒塌，而框架摇摆墙结构体系就可以使地震发生时结构按照设定的模式有规律的发生摆动，避免了层屈服的发生，有效地提高了结构的抗震性能。
钢筋混凝土框架结构的抗震性能分析与设计钢筋混凝土框架结构是当前主要的建筑结构形式之一，其在抗震性能方面具有较高的稳定性和承载能力，广泛应用于各类建筑中。
本文将对钢筋混凝土框架结构的抗震性能进行分析与设计，以提高建筑在地震等自然灾害中的安全性和稳定性。
一、抗震性能分析钢筋混凝土框架结构的抗震性能主要体现在其刚度、强度和韧性三个方面。
1. 刚度刚度是指结构在受力时抵抗变形的能力，是保证结构整体稳定性的基础。
钢筋混凝土框架结构通常具有较高的刚度，其主要受到构件的截面尺寸和材料的影响。
在抗震设计中，应根据地震作用的水平和垂直特点，合理确定结构的刚度。
2. 强度强度是指结构在受到外力作用下抵抗破坏的能力。
钢筋混凝土框架结构的强度主要体现在构件的截面大小和材料的抗压和抗拉强度上。
在抗震设计中，应根据结构所处地震烈度区域和设计要求，合理确定构件的截面尺寸和材料的强度等级。
3. 韧性韧性是指结构在受到地震荷载作用时具有较大的变形能力，能够消耗地震能量，减小地震反应。
钢筋混凝土框架结构的韧性主要受到构件的延性和连接的影响。
在抗震设计中，应采用具有良好延性的构件和可靠的连接方式，确保结构具有足够的韧性。
二、抗震性能设计根据钢筋混凝土框架结构的抗震性能要求，设计中应遵循以下几个原则。
1. 合理选取结构形式根据建筑的高度、用途和地震烈度等因素，选择合适的钢筋混凝土框架结构形式，如普通框架、剪力墙-框架结构等。
并根据具体情况增加防震措施，如设置剪力墙、加强柱-梁节点等。
2. 优化结构参数通过合理调整结构的刚度和强度等参数，实现结构的韧性和稳定性之间的平衡。
根据设计要求和结构的受力特点，选择合适的构件尺寸、钢筋配筋和混凝土强度等参数。
3. 加强结构连接结构的连接部位是钢筋混凝土框架的薄弱环节，需要采用可靠的连接方式，如焊接、螺栓连接等。
同时，应加强节点的抗震设计，通过设置剪力墙、加强节点钢筋配置等措施，提高结构的整体抗震性能。
钢结构框架的抗震性能与设计优化随着城市建设的迅速发展，地震成为一项重大的社会问题。
为了保护人们的财产和生命安全，建筑结构的抗震性能成为了设计和建造过程中不可忽视的一个方面。
钢结构框架因其优异的抗震性能而备受关注，本文将重点探讨钢结构框架的抗震性能以及如何优化其设计。
首先，我们来了解一下钢结构框架的抗震性能。
相比传统的混凝土结构，钢结构框架具有更好的韧性和强度。
其主要特点包括刚度大、变形能力强、重量轻、施工速度快等。
在地震发生时，钢结构框架能够更好地吸收和分散地震能量，从而减小结构的受力，提高建筑物的整体稳定性。
然而，由于每个地震事件的特点各异，要确保钢结构框架在各种地震条件下都能发挥良好的抗震性能，就需要进行设计优化。
设计优化的主要目标是在不增加过多成本的前提下，提高钢结构框架的抗震性能。
首先，设计优化应从结构的整体层面着手。
通过综合考虑建筑物的功能和土地条件，采用适宜的结构形式和材料。
比如，在抗震设计中，可以采用刚性柱-薄弱梁体系，通过增加柱子的刚性，在地震作用下减小梁的变形，提高结构的整体抗震能力。
其次，设计优化还可以从结构的细节层面入手。
通过改变构件的尺寸、连接方式、增设剪力墙等措施，提升结构的抗震性能。
例如，可以采用梁柱节点加强结构，在节点处增加补强板或加粗构件，提高节点的刚度和承载能力，从而增加整个结构的抗震能力。
另外，材料的选择也是设计优化的重要方面。
在钢结构框架设计中，应优先选择高强度、高韧性的钢材，这样能够在保持结构强度的同时提高结构的韧性，提高其抗震能力。
此外，还可以采用高阻尼橡胶支座、阻尼器等装置来增加结构的耗能能力，进一步提高钢结构框架的抗震性能。
最后，值得注意的是，在设计优化的过程中，工程师应充分考虑建筑物的维修、检测和管理等因素。
虽然钢结构框架具有出色的抗震性能，但在地震后可能会出现局部损坏的情况。
为了保障使用安全，需要定期检测和维修结构的损伤，以延长其使用寿命。
综上所述，钢结构框架的抗震性能是设计和建造过程中至关重要的一环。
第32卷 第1期 苏州科技大学学报(工程技术版）Vol. 32 No. 1 2019 年 3 月J o u r n a l of S u z h o u U n iv e r s ity of S c ie n ce a n d T e c h n o lo g y(E n g in e e r in g a n d T e c h n o lo g y)M a r.2019摇摆钢支撑框架结构抗震性能分析蒋聪，赵宝成(苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室，江苏苏州215011)摘要：中心支撑钢框架抗侧效率高,但在设防地震作用下，中心支撑杆容易受压失稳,耗能性能劣化。
为了提髙中 心支撑钢框架结构的耗能能力，提出了摇摆钢支撑框架结构体系。
采用ABAQUS有限元分析软件对比分析了摇摆钢 支撑结构与中心支撑结构的抗震性能，以及在支撑与框架不同刚度比、非耗能段采用不同钢材强度等级影响下的摇 摆钢支撑结构滞回性能，确定了耗能段替换的层间侧移角范围。
分析结果表明：摇摆钢支撑结构主要通过耗能段耗 散能量，支撑未发生屈曲时，破坏模式比中心支撑结构理想，耗能机制合理；随着支撑与框架刚度比的增加，结构的 整体位移曲线逐渐趋于线性，层间位移角趋于一致，支撑与框架的刚度比大于2时效果明显；提高摇摆钢支撑结构 非耗能段钢材等级可以提高结构的极限承载力和剩余刚度,减轻结构的破坏程度，结构延性会有所降低;将结构正 向骨架曲线简化为三折线模型能够准确确定耗能段替换的层间侧移角范围，结构刚度比和钢材强度等级增加能够 提高耗能段替换的层间侧移角范围上限。
关键词：中心支撑钢框架;摇摆钢支撑；刚度比;钢材强度;层间侧移角中图分类号：T U391 文献标识码：A文章编号：2096-3270(2019)01-0049-08中心支撑钢框架结构[1]一直是多高层钢结构建筑中常用的结构形式。
中心支撑钢框架结构在钢框架结 构的基础上，通过在框架柱之间布置支撑来提高结构承载力及侧向刚度。
支撑体系与框架体系共同作用形 成双重抗侧力结构体系,不但为结构在正常受力情况下提供了一定的刚度，而且为结构在水平地震作用下提 供了两道受力防线。
中心支撑钢框架结构是一种高效的抗侧力结构体系，但是在强震作用下中心支撑杆容易发生受压屈曲，导致结构刚度、承载力及耗能能力下降，主体结构破坏严重，在震后难以恢复使用功能，造成极大的经济损 失。
为了提高中心支撑的耗能能力，避免中心支撑杆受压失稳，受到摇摆墙结构[2]的启发，本文提出采用摇摆 钢支撑代替中心支撑形成摇摆钢支撑框架结构。
摇摆钢支撑框架结构由两部分组成，第一部分是作为主体 承重结构的框架，第二部分是摇摆支撑钢架，摇摆钢支撑与基础铰接，摇摆钢支撑与框架之间采用耗能段连 接。
钢支撑的抗侧刚度大，可协调框架结构每一层的变形，使框架结构各层的位移变得更加均勻，有效地避 免了框架结构出现薄弱层的问题。
在强震作用下，摇摆支撑钢架与主体框架之间的耗能段首先进入塑性耗 能，增加了结构的耗能能力，避免主体结构发生破坏,使得结构在震后只需替换耗能段即可恢复使用。
本文采用ABAQUS有限元软件对摇摆钢支撑结构与中心支撑结构的抗震性能进行了对比分析。
从破坏 模式、滞回性能、承载力、刚度退化等方面分析了支撑与框架之间不同刚度比及非耗能段采用不同钢材等级 时对摇摆钢支撑结构抗震性能的影响。
采用等能量原理将摇摆钢支撑结构正向骨架曲线转化为三折线模型，以此确定结构耗能段替换的层间侧移角范围，并分析刚度比与钢材强度等级对结构耗能段替换的层间侧移 角范围的影响。
1结构试件设计模型以某3跨6榀6层钢框架为原型结构，参考相关规范，采用sap2000软件进行设计。
结构层高为[收稿日期]2018-04-11[作者简介]蒋聪（1993-)，男，江苏苏州人,硕士研究生。
通信联系人：赵宝成（1970-),男，教授，博士，从事钢结构抗震性能研究;E m a il:z h a o b c2000@163.c o m。
50苏州科技大学学报(工程技术版)20193.6 m ，总跨度为18.6 m ，其中耗能段长度为0.9 m ，摇摆支撑跨度为3.6 m 。
框架耗能梁段、支撑、梁、柱均采用 焊接H 形截面钢。
除了耗能梁段采用Q 235B 级钢材外，其余的构件全部采用Q 345B 级钢材。
摇摆钢支撑或 中心支撑结构平面布置如图1所示，布置在2、5轴及A 、D 轴的中间跨。
取摇摆支撑结构横向2轴一榀作为有限元分析的G 1试件，如图2所示。
框架边柱截面尺寸第1-3层为 H 550x 550x l 6x 32、第 4-6 层为 H 550x 550x l 4x 28;中柱截面尺寸第 1-3 层为 H 500x 500x l 4x 28、第 4-6 层为 H 550x 550x l 2x 24;框架梁截面尺寸为H 400x 200x l 2x 22;支撑截面尺寸为H 175x l 75x l 0x l 2;耗能段类型为 剪切型，其截面尺寸为H 400x 200x l 2x l 6,加劲肋厚度为12 mm ，间距为200 mm ，耗能梁长度e 满足式（1)。
e ^l .6M p /V p(1)式中,是耗能梁的塑性抗弯承载力和抗剪承载力;M p =lF /y ，F p =0.58/i 〇f /y ，t 匕为耗能梁的塑性抵抗矩,/y为耗能梁的材料屈服强度，知为耗能梁腹板高度人为腹板厚度。
同样取中心支撑结构横向2轴一榀作为对比试件(试件ZXZC )。
如图3所示,其梁柱、支撑截面尺寸均与试件G 1相同。
11K i|||〇tD fO^ 66009(OL3600 S |D0 660018600® (S ) © ©图2摇摆钢支撑结构为了分析摇摆支撑与框架层间刚度比对摇摆钢支撑结构抗震性能的影响，设计了一组改变G 1试件刚 度比的G 系列试件。
本文刚度比指摇摆钢支撑的层间刚度与两边框架层间刚度之比。
根据曲哲、叶列平及 Gregory AJVIacRa 1®的研究，刚度比/•计算公式见式⑵，支撑和框架的层间刚度计算公式见式(3)和式(4)。
r =k/K (2)k =\2EI /h 3+EAl 2/L 3 (3)K =n -l 2EI /h 3(4)其中，为摇摆钢支撑的层间剪切刚度，为两边框架的层间刚度#为结构层高，五、/为柱和支撑的弹性模 量与惯性矩3为支撑截面尺寸;a 为每层框架柱的数量，i 为摇摆钢架中支撑的长度J 为摇摆钢架的跨度。
通过改变支撑截面尺寸改变支撑与框架的层间刚度比，根据公式（1 )-(3)，对G 系列试件支撑截面尺寸进行设计和选择，具体截面尺寸见表1所列。
表1 G 系列试件支撑截面尺寸表试件齡G1G2G3G4G5支撑截面尺寸H 175xl75xl0xl2H200x200xl0xl4H250x250xl2xl6H300x300xl2x24H350x350xl4x28刚度比0.50.751.01.52.0为了研究钢材强度等级对摇摆钢支撑结构抗震性能的影响，设计了一组Q 系列试件,共包含6个试件: G 5及Q -l 、Q -2、Q -3、Q -4、Q -5。
Q 系列试件是在G 5试件的基础上，仅改变非耗能构件的钢材强度等级形成 的。
Q -1 至 Q -5 的钢材等级分别对应 Q 235B 、Q 390B 、Q 420B 、Q 460C 、Q 550C 。
2有限元模型验证2.1钢材本构关系有限元分析时，所用钢材本构模型采用如图4所示的三折线模型，施加荷载时考虑包辛格效应及几何非线性，采用随动强化模型。
采用Mises 屈服准则定义 材料的塑性特征，钢材的弹性模量为2.06X 105 N /m m 2,泊松比取0.3。
第1期蒋聪，等:摇摆钢支撑框架结构抗震性能分析51顶点侧移比/%图6骨架曲线对比3摇摆钢支撑结构与中心支撑结构抗震性能对比3.1试件ZXZC 破坏模式试件加载过程中，当试件顶层位移达到32.6 mm 时，底层与第2层支撑首先进入塑性，其他构件保持弹性状态；随后当试件顶层位移达到56.1 mm 时，底层与第2层支撑塑性发展更大，第2层支撑发生屈曲，第3 层支撑也开始进入塑性，其余构件仍然保持弹性；当试件顶层位移达到140.4 mm 时，第2层和第3层梁柱 节点腹板、中柱柱脚进人塑性；当试件顶层位移达到368.8 mm 时，中柱柱脚处腹板大面积达到极限应力，试 件破坏。
试件破坏时的应力云图如图7-8所示，可见试件破坏主要发生在中心支撑跨底部两层，支撑发生屈 曲，底层中柱柱脚处应力过大，破坏严重。
图8 ZXZC 试件第1层与第2层支撑跨应力云图图7 ZXZC 试件应力云图 3.2试件G 1破坏模式当试件顶层位移达到45.1 mm 时，首先进人塑性是试件的1层耗能段腹板，此时，试件其余部分仍然维 持在弹性阶段；随后试件顶层位移达到87.2 mm 时，试件的第2-4层耗能段腹板先后进人塑性，其余构件仍2.2单元划分及边界条件由于模型的层数较多，采用实体单元会导致计算量过大，所以采用壳单元进行建模(S 4R 单元4节点减缩积分），能够大大减小计算量且与实体单元的精度相似。
在结构的连接节点中，焊接截面全部采用绑定接 触。
框架柱脚通过耦合约束其所有自由度来模拟与基础的固接，约束梁的侧向自由度以防止结构面外失稳。
2.3加载方案ABAQUS 有限元分析时采用倒三角分布模式进行位移加载1在各层柱加载点处施加水平侧向位移。
1 层至6层对应的荷载比例为1:2:34:5:6。
循环往复荷载由位移控制，按照ZV 4、Z iy /2、Z iy /4、Z iy 、1.5Z iy 、2Z i y、 2.5dy 、34……的方式进行，其中丰结构的屈服位移，由ABAQUS 有限元软件对模型进行单向推覆分析确定。
结构屈服前每级位移循环一次，屈服后每级位移循环两次，直至试件破坏。
2.4有限元模型验证为了保证有限元模拟的准确性，本文选取文献[7]中的Y 形偏心支撑钢框架试验进行有限元模型验证， 按前文所述方法建立有限元模型。
相关参数均按照文献[7]中试验的参数选取，加载方式亦如前文所述。
图5-6给出了试验及模拟的滞回曲线和骨架曲线。
由此可知，有限元模拟的滞回曲线呈较为饱满的梭 形，与试验的滞回曲线基本一致。
有限元模拟得出的骨架曲线与试验骨架曲线基本重合，只有极限荷载与极 限位移略大。
综上可知，本文所采用的有限元分析方法可以用于摇摆钢支撑结构抗震性能研究。
图5滞回曲线对比—■—试验1r§§52苏州科技大学学报(工程技术版)2019然维持弹性；当试件顶层位移达到237.2 mm 时，底层中柱柱脚及耗能段与柱的节点处进入塑性；当试件顶 层位移达到325.0 mm 时，第4至6层耗能段腹板进入塑性；当试件顶层位移达到405.1 mm 时，1、2层耗能 段腹板全部达到极限应力，结构视为破坏。
