摘要：本文引入钢筋混凝土斜支撑框架结构这一新型抗侧力结构体系并考察其斜支撑的优化设计。目前，改结构仍处于研究阶段，因此本文将应用有限元软件SAP2000通过对四种不同的斜支撑框架结构进行Pushover分析，得出8度地区各类型斜支撑结构在其所在跨度改变时的性能变化，给出优化建议。
关键字：钢筋混凝土支撑框架；斜支撑跨度；抗震；
1 研究课题的提出
结构抗震性能的关键在于结构抗侧力体系的确定。在框架剪力墙结构中，将本来设置剪力墙的位置改为设置斜支撑。使得结构刚度小于框架剪力墙结构而大于框架结构，比原框架抗震能力增强，又杜绝了框剪结构中框架不能完全发挥作用的问题。
2 研究及应用现状
目前大部分研究的基本结论为：增加钢筋混凝土支撑的框架结构在抗震性能上有了显著提高。
2.1土斜支撑框架结构的侧向刚度相比框架剪力墙结构降低40%；而对比原框架，结构的抗扭刚度和承载力都有很大的提高，结构延性也有所提高。此外，斜支撑中钢筋先于柱受拉钢筋屈服，符合多道防线设计理念。[1]
2.2斜支撑的设置使框架梁与斜支撑的连接处和框架柱与斜支撑连接处成为钢筋混凝土梁、柱端的不利截面位置；斜支撑与梁端距离为定值时，随着斜支撑与水平方向夹角α的增大，框架梁端弯矩、跨中弯矩及框架柱的控制截面弯矩均有所减小。[2]
3 研究过程
本文通过运用有限元分析软件SAP2000，采用静力非线性分析方法Pushover，对比不同条件下的斜支撑框架结构的性能反应，[3]研究钢筋混凝土斜支撑的优化设计。
在高烈度（8度）条件下，改变斜支撑所在跨度以研究前偏心、后偏心、人字型、X形斜支撑框架结构在不同场地类别条件下的结构抗震性能，考察斜支撑所在跨度对结构抗震能力的影响，以达到不同跨度下的斜支撑的优选。
3.1模型建立
建立四种不同形式钢筋混凝土斜支撑框架结构计算模型。4种模型为12层两跨结构，结构层高固定为3.6m，跨度依次取2.0~7.6m八个跨度梯次，框架构件均采用刚接。构件混凝土采用C30,泊松比为0.2，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB300，梁柱塑性铰为FEMA356抗震评估方法的混凝土自动铰，两端铰相对距离取0.1和0.9，自由度分别为M3和P-M2-M3；钢筋混凝土斜支撑截面形式采用正方形，按照配筋率1%预配钢筋，其长细比取1/28；各构件明细如下表：
表4-1 构件明细表
3.2 SAP2000计算分析
分别在每个结构如图4-1所示的顶点相同位置施加一负方向水平加速度荷载，监测一层顶部梁柱节点的水平位移。通过Pushover分析，得出各计算模型在上述条件下的基底剪力和监测位移计算结果,由此作出8度各类场地条件下的各斜支撑框架结构基底剪力、监测位移随斜支撑所在跨度变化图。（数据显示，8度各类场地条件下各斜支撑框架结构计算结果数据类似）如下图所示：
8度区监测位移随斜支撑所在跨度变化图
3.3 结构分析
双向对称后偏心斜支撑框架结构对支撑角度不敏感，在该算例中跨度适用范围：2.8~7.6m；双向对称前偏心斜支撑框架结构对支撑角度表现敏感，在该算例中跨度仅可取2.8m-4.4m；人字形斜支撑框架结构在该算例中可取跨度为2.8m-6.8m；X型斜支撑框架结构性能更高，监测位移较小且最为稳定。
4结论
斜支撑所在跨度变化，结构选取也发生变化：
抗震性能上说：X型>人字形>后偏心>前偏心型斜支撑框架结构。
因此在8度地区，当跨度在2.0m至4.4m之间选择X型斜支撑，而当跨度大于4.4m小于6.8m选择人字形斜支撑框，当跨度在6.8m以上时选择双向对称后偏心斜支撑。
在以上研究中，我们不难发现，合理匹配支撑与框架的刚度和承载力有利于结构性能的发挥。因此在设计这类斜支撑框架时，不仅应该遵循上面所提到的斜支撑形式要求，而且更应该根据具体工程实际，合理选择支撑方式和与之匹配的刚度。这样才能最终得到合理的科学的结构设计。
参考文献
[1]杨光明．论述抗震设计中斜支撑结构的作用[J]．建筑与装饰，2008(07)：20-21．
[2]黄俊聪．带斜支撑钢筋混凝土框架受特点的初步探讨[J]．城市建设理论研究，2012：55-57．
[3]Chandrasekaran S, Roy A. Seismic Evaluation of Multi-Storey RC Frame Using Modal Pushover Analysis[J]. Nonlinear Dynamics, 2005, 43(4): 108-111.
论文作者:李超然1,白旭涛2,袁王辉3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/26
标签：跨度论文; 结构论文; 框架论文; 框架结构论文; 钢筋混凝土论文; 偏心论文; 条件下论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;