2024 年 05 月 14 日
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科研亮点:防屈曲支撑-混凝土框架结构在近断层脉冲型地震作用下的抗震性能量化评估

发布时间:2021/12/12

研究背景:

      防屈曲支撑(BRB)是一种高性能承载-耗能构件,将其应用于RC框架,可显著提升结构的抗震性能。当RC框架结构中添加BRB时,将对原结构产生附加的强度和刚度并形成双重抗侧力体系(见图1)。已有研究表明,合理设计防屈曲支撑-混凝土框架结构可以综合混凝土与钢材各自的优势,提高结构承载力,刚度以及延性性能。由于断层形成机制,近断层地震动中会产生长周期速度脉冲,近断层地震动的向前方向性效应和滑冲效应的速度脉冲会给工程结构输入很高的地震能量,对结构的抗震十分不利。因此,评估BRB分别在典型的向前方向性效应、滑冲效应以及非脉冲的近断层地震动作用下的受力性能,进一步了解BRB-RC结构在近断层地震动下的抗震性能十分重要。

研究方法及结果:

      1)为全面了解BRB-RC抗震性能,通过不同BRB布置类型、不同结构总层数以及不同的设计侧力比三个方面建立了九幢BRB-RC结构(见图2)。研究了BRB-RC结构在36条近断层地震动(选取向前方向性效应、滑冲效应和无脉冲近场地震动各12条)下的地震响应,包括最大层间位移角、结构顶层加速度、结构顶层侧移以及BRB轴向性能。

      2)通过考察BRB在典型近断层地震动下的受力性能(见图3),表明BRB-RC框架体系无论在速度脉冲型还是非速度脉冲的近断层地震动作用下,BRB都能稳定发挥其耗能特性,提高结构体系的抗震性能。

      3)通过研究BRB-RC框架结构在近场地震动下的抗震响应,所提出的BRB承担的真实侧力比表达式,能量化BRB的设计剪力比、结构周期、结构层数等参数和真实侧力比之间的关系,建议BRB-RC框架结构抗震设计时BRB承担的剪力比可取为0.3-0.5(见图4)。

      该成果发表在国际权威期刊《Engineering Structures》(Ke Du, Feng Cheng, *Jiulin Bai, Shuangshuang Jin. Seismic performance quantification of buckling-restrained braced RC frame structures under near-fault ground motions. Engineering Structures (2020)211:110447.https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110447)(IF:3.548,*通讯作者)。