青岛鑫旭辉建筑结构设计有限公司

刚性连接具有较好的耗能能力、抗震性能和塑性变形能力。但是，半刚接钢框架侧向刚度低，抗侧移能力较弱，在地震作用下变形较大，会影响结构的正常使用。解决此缺点最有效的方法是设置抗侧体系，偏心支撑是一种新型的抗框架支撑体系，一方面可以弥补半刚接钢框架的缺陷，另一方面，两种耗能能力较强的体系结合，表现出更强的抗震性能。本文在总结国内外现有的研究成果的基础上，对带偏心支撑的平面半刚性连接钢框架的抗震性能进行了分析研究，为相关工程的设计和抗震减灾工作提供了借鉴作用。

1 模型的建立与分析

本文设计三组二层钢框架:无支撑、设单斜式偏心支撑框架及人字形偏心支撑的框架。N、X、Y分别代表无支撑、单斜式偏心支撑、人字形偏心支撑钢框架。钢框架跨度为6m，层高3．6m，构件均采用焊接H型钢，柱截面尺寸为H300×250×8×12，梁截面尺寸为H300×200×8×12，支撑采用H200×150×8×10。钢材采用Q345，梁柱采用端板连接，场地为II类，抗震设防烈度为8度，各阶振型阻尼均取0．05。每组模型包括3个半刚性框架和1个刚接框架，半刚性框架的节点初始转动刚度分别Ｒ1=33439kN．M/rad、Ｒ2=54165kN．M/rad、Ｒ3=100350kN．M/rad。各模型所承受的荷载均相同。

2 多遇地震下弹性时程分析

2．1 各模型的顶点位移分析

本文仅采用EL－centro地震波作用来模拟计结构在地震下的反应。由模拟结果可知:对无支撑钢框架，半刚接与刚接相比，半刚接钢框架的顶点最大位移明显增大，随节点初始转动刚度的减小，顶点最大位移增大;带偏心支撑的钢框架与无支撑钢框架相比，前者框架顶点最大位移明显减小，对带偏心支撑的钢框架，节点刚度对最大顶点位移的影响非常小，可忽略;对所有系列的钢框架，顶点位移的极值随节点转动刚度的减小有增大的趋势，当节点刚度为Ｒ1=33439KN．M/rad时，顶点位移极值最大;单斜式偏心支撑体系与人字形偏心支撑体系钢框架相比，同一节点刚度下其顶点位移最大值相差不大，说明单斜式偏心支撑与人字形偏心支撑对钢框架结构的贡献相当。

2．2 各模型的楼层最大剪力

由各系列框架各层的最大剪力结果可知:对N系列的钢框架，半刚性连接对结构各层的剪力曲线比较平滑，各层的剪力随连接刚度的减小明显减小，但最大剪力都出现在底层;对X系列的钢框架，半刚性连接时，各层的剪力非常接近，节点刚度对各层的剪力影响不大，半刚性连接时的各层剪力略大于完全刚接的钢框架。对Y系列的钢框架，节点刚度对各层的剪力影响不呈规律，完全刚接钢框架的各层剪力仍小于半刚性钢框架。因此，节点刚度对无支撑的钢框架各层的剪力影响较大，偏心支撑对钢框架各层的剪力影响较大，但节点刚度对设置偏心支撑的钢框架影响不明显。这说明，偏心支撑可有效增加结构的整体刚度，使结构吸收的地震作用增大，从而使各层的剪力增大。

2．3 不同支撑下楼层最大顶点位移

从不同支撑情况框架的顶点位移的结果中可看出，除刚接框架以外，N系列钢框架的楼层位移总是大于X系列和Y系列钢框架;对刚接钢框架，N系列钢框架第一层的顶点位移小于X系列和Y系列，第二层的顶点位移反之。因此，当半刚性钢框架的节点刚度一定时，设置偏心支撑可以有效降低楼层的顶点位移，增加结构的整体刚度。

3 结语

地震荷载作用下，比起刚性节点，半刚性节点部位能量耗散作用可以降低位移反应。单斜式偏心支撑钢框架结构系列、人字形偏心支撑钢框架结构系列分别与无支撑系列钢框架相比，偏心支撑的存在使结构的侧向刚度增加，减小了结构的侧向位移，偏心支撑增加了结构的耗能能力和延性，从而增大了结构所受的地震作用，有利于结构的抗震。

马英娟，曹帅，李艳，山东科技大学土木工程与建筑学院，山东青岛266510