浅析减震支撑结构在厂房纵向框架抗震中的受力性能分析及应用

浅析减震支撑结构在厂房纵向框架抗震中的受力性能分析及应用摘要：针对大型厂房纵向框架结构中减震支撑结构研究和应用较少的现状，本论文在分析了减震支撑结构应用现状的基础上，重点探讨理论减震支撑结构在厂房纵向框架抗震中的应用，从减震支撑结构的受力性能和设计施工应用两个角度详细探讨减震支撑结构在厂房纵向框架结构抗震中的应用，对于进一步提高减震支撑结构的性能设计与应用水平具有一定的借鉴意义。

关键词：减震设计；支撑结构；纵向框架
1 引言
本文主要针对厂房纵向框架结构，对减震支撑结构在其中的应用以及减震受力性能进行分析研究，以期为这类结构的抗震设计提供必要的理论依据，并以此和广大同行分享。

2 减震结构在建筑抗震设计中的应用现状
传统的抗震结构是通过增强结构自身的强度和刚度，来提高结构的抗震能力和减少结构在地震作用下的水平位移，耗散地震能量，以满足结构抗震设防标准，做到“小震不坏、中震可修、大震不倒”。

结构体系通过结构及承重构件的塑性变形和损伤，来耗散地震能量，故不可避免地会给结构构件出现不同程度的损伤，甚至倒塌，是一种被动消极的抗震方法，是不合理也是不安全的。

由于人们尚不能准确地
估计结构未来可能遭遇的地震灾害作用的强度和特性，按传统方法设计的结构不具备自我调节能力，因此在地震作用下，结构很可能不能满足安全性的要求，从而产生严重破坏或倒塌，造成重大的经济损失和人员伤亡。

结构消能减震技术是一种新的主动控制的抗震防灾技术，在采用消能减震技术的结构体系中，结构的某些构件被设计成具有较大耗能能力的特殊元件—阻尼器，小风小震时，结构本身具有足够的侧向刚度以满足使用要求，结构处于弹性状态；大震大风时，随着结构侧向变形的增大，阻尼器率先进入非弹性状态，产生较大的阻尼，集中的耗散结构的地震和风震能量，迅速衰减结构的振动反应，从而避免或减小主体结构的损伤。

3 减震支撑结构在厂房纵向框架抗震中的应用
3.1 减震支撑结构在纵向框架结构中的受力性能分析
事实上，减震支撑模型结构减震支撑所抵抗的剪力比例随层的不同而变化规律可以分成三阶段讨论：
(1) 第一阶段，减震支撑模型结构在水平荷载较小时，随着结构楼层的增加，减震支撑承受的层间剪力逐渐减小，即减震支撑承受的层间剪力随结构高度的增加所占总剪力的比例在减小。

这主要是因为框架结构的变形特点是剪切型变形，即上部的层间变形较小，下部的层间变形较大，而减震支撑在水平荷载较小时，铅挤压型减震器尚未
屈服刚度很大，由减震器和减震支撑串联而成的二力杆单元的刚度大(接近于普通抗震支撑)，这样安装有支撑的跨的受力变形特点类似于剪力墙结构，其变形特点为弯曲型变形，上部的层间变形较大而下部的层间变形较小。

(2) 第二阶段，随着水平荷载的增大，第一层、第二层和第三层的减震器逐一屈服，减震器的刚度降低很多，由减震器和减震支撑串联而成的二力杆单元的刚度相应地下降幅度较大每一层的支撑承受的层间剪力有所下降，又由于第三层的减震器的屈服并非同时，先是底层(第一层)的减震器屈服于是底层支撑承担的剪力的百分比变成最小，而后第二层的减震器屈服从而第二层支撑承担的剪力的百分比变成最小，再后第三层的减震器屈服，第三层支撑承担的剪力的百分比变成最小。

(3) 第三阶段，底层减震支撑屈服，减震支撑承担的剪力进一步降低。

由减震支撑模型结构段减震支撑所抵抗的剪力比例随加载阶不同而变化，可以分析该结构的内力分布和转移规律，现在，首先讨论该结构底层的内力分布和转移规律：荷载较小时，减震支撑承担了大部分的层间剪力，并且变化不大，这是因为此时结构处于弹性阶段各构件刚度变化不大，而且减震支撑抗侧刚度较框架梁柱大得多；随着荷载逐渐增大，底层减震器发生屈服支撑整体刚度下降较大，造成刚度有小幅度的下降，但比较减震支撑的刚度降低小得多，故减震支撑承担的剪力比例下降，这样在框架和减震支撑之间就出现了所谓的内
力重分布现象。

3.2 减震支撑结构在纵向框架结构抗震中的应用
减震支撑结构一般在专业工厂加工完成，再运送到施工现场进行吊装，然后固定连接。

减震支撑结构刚度、强度易于控制，便于结构设计和优化，其在纵向框架结构抗震设计中的优化应用主要从以下三个方面入手实施：
(1) 选材
由于减震支撑结构外套管设计上不会发生屈服，选择材料重点放在内芯，其材料性能对减震支撑结构的性能影响最大。

一般内芯要求支撑在反复荷载作用下屈服，因此需使用较好的中等屈服强度的钢材或低强度钢材，有时也使用高强度低合金钢材，这对纵向框架的设计可靠性非常重要。

(2) 加工制作
①放样、号料和切割放样工作包括核对图纸的安装尺寸和孔距；以1：1的大样放出节点；核对各部分的尺寸；制作样板和样杆作为下料弯制、铣、刨、制孔等加工的依据。

②焊接与矫正在加工成型过程中，由于操作和工艺原因会引起成型件变形；构件在连接过程中会存在焊接变形等。

因此，必需对钢结构进行矫正，以保证钢结构制作和安装质量。

钢材的矫正方式主要有矫直、矫平、矫形三种。

③边
缘和孔加工减震支撑结构表面要求光洁无毛刺，特别是内芯边角部位、焊缝坡扣及螺栓连接孔等部位一般需要进一步加工。

④表面处理表面处理主要是指对使用高强度螺栓连接时接触面的钢材表面进行加工，即采用砂轮、喷砂等方法对摩擦面的飞边、毛刺、焊疤等进行打磨。

⑤检查和组装组装顺序应根据结构形式、焊接方法和焊接顺序等因素确定；构件的隐蔽部位应焊接、涂装，并经检查合格后方可封闭，完全封闭的构件内表面可不涂装。

支撑经检验合格，可以进行整体组装。

(3) 施工工艺
目前，钢结构吊装多采用综合吊装法，其吊装顺序一般是：平面内从中间的一个节间开始，以一个节间的柱网为吊装单元，先吊装柱，后吊装梁，然后往四周扩张垂直方向由下向上，组成稳定结构后，分层安装次要构件，这样有利于消除安装误差累积和焊接变形，使误差减低到最少限度。

减震支撑结构不但可以和其他构件预拼组合吊装，作为独立的结构构件还可以单独进行吊装，并逐个逐层的安装就位。

减震支撑结构的安装一般应在梁、柱已经就位的前提下进行吊装，其安装工艺工程为：绑扎→起吊→就位→临时固定→校正→最后固定。

4结语
本文通过对大型厂房钢筋混凝土结构主厂房纵向框架——抗震支撑(减震支撑)结构所进行的受力性能分析和设计应用探讨，探讨了
这类结构的抗震性能等问题。

对于减震支撑结构的设计，应使框架的刚度和减震支撑的刚度沿着结构高度的分布比较均匀，减震器和减震支撑的性能与结构的性能相匹配，以便实现抗震性能更为优越的目的。

参考文献
[1] 常宁,曾坷,李浩.轻钢结构体系在房屋加层改造中的应用[J].西北建筑与建材,2003,(99):7.
[2] 徐磊,袁勇.钢筋混凝土框架加层结构地震反应分析[J].工程抗震与加固改造,2005,27(2): 46-47.。