3.3 大震弹塑性时程分析
对原结构和安装屈曲约束支撑之后的减震结构分别进行罕遇地震下的弹塑性时程分析。弹塑性时程分析过程考虑材料非线性;采用小变形假定;不考虑结构的几何非线性。对运动微分方程的求解,选择程序提供的Hilber-Hughes-Taylor逐步积分法。弹塑性时程分析过程中,根据规范对所选地震波进行调幅,调幅后的峰值加速度为400cm/s2。选取弹性时程分析中的三条地震波进行大震分析,分析结果取包络值。主体结构框架梁、柱均定义塑性铰。
3.3.1 层间位移角
在罕遇地震作用下,设置屈曲约束支撑的结构与未设置支撑的原结构层间位移角对比见表4,结果表明,罕遇地震下减震结构的层间位移角与原结构层间位移角之比X向为70.5%,Y方向为73.5%,采用消能减震设计后,极大地提高了结构在罕遇地震作用下的抗倒塌能力。
3.3.2 塑性铰分布
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
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为了保证“大震不倒”,结构在地震作用下必须具有合理的耗能机制,允许结构在大震作用下部分构件进入塑性,结构耗能与结构出铰情况及出铰顺序有关。以SAN号波Y方向地震工况为例,主要变形最大时刻结果的非弹性铰结果见图7,结果表明,仅有少量框架梁进入塑性,罕遇地震下各主要构件的性能均满足预定抗震性能目标。
图7 结构整体在SAN号波Y方向地震工况小出铰情况
3.3.3 减震器在大震下的出力及位移
屈曲约束支撑在大震下的出力见表5。根据弹塑性时程的计算结果,在罕遇地震作用下,主体结构所设置的屈曲约束支撑都进入塑性耗能,减少了主体结构的损伤。由屈曲约束支撑的滞回曲线(见图8)可以看出,其符合结构设计意图,滞回曲线饱满,发挥了耗散地震能量的作用。
图8 屈曲约束支撑的滞回曲线