带拉链柱的中心支撑框架抗震性能评价
Nasim Irani Sarand.1＊,阿克巴Danesh2，Abdolrahim Jalali.3.和yousef hosseinzadeh.3.
1塔布里兹大学，贝里兹，伊朗。
2德黑兰大学，德黑兰，伊朗。
3.伊朗大不里士大学土木工程学院。
http://dx.doi.org/10.12944/cwe.10.special-issue1.47.
雪佛龙支撑框架是典型的横向载荷系统，由于压缩支架的屈曲和形成软故事机制，性能差。为了提高雪佛龙支撑框架的地震行为并克服了雪佛龙支架框架的这些缺点，已经提出了拉链支撑框架。为了研究拉链支撑框架3,6,9和12的地震行为，在ABAQUS中设计和建模了拉链支撑框架。非线性时间历史分析表明，由于建筑物高度均匀损伤分布，通过添加拉链柱来改善雪佛龙支撑框架的地震性能。
雪佛龙支架;非线性时间历史分析;不平衡的力量;拉链专栏
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张志强，张志强，张志强。带拉链柱的中心支撑框架抗震性能评估。Curr World Environ 2015;10号特刊(2015年5月特刊)。DOI：http://dx.doi.org/10.12944/cwe.10.special-issue1.47.
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张志强，张志强，张志强。带拉链柱的中心支撑框架抗震性能评估。Curr World Environ 2015;10号特刊(2015年5月特刊)。可以从://www.a-i-l-s-a.com/?p=9609.
介绍
雪佛龙支撑框架是一种采用同心支撑框架的流行配置，提供了许多架构要求。通常，这些系统的性能由压缩支架的屈曲来控制。压缩支架的屈曲施加了梁的交叉点上的不平衡垂直力，导致形成软故事机制（杨，2006）。
1989年，khatib等人提出增加拉链柱，连接支撑和梁的交叉点(图1)(khatib等人，1988)。
在该系统中，拉链柱将不平衡的力转移到俯线楼层。结果，所有压缩支撑均在同一时间扣，这导致均匀的损伤分布。但是，在全高机制形式（图1-D）时，可能会发生不稳定和崩溃。通过引入悬浮的拉链框架（图2）（图2）（阳，2006），可以解决全高拉链机构的缺点。
在这种机制中，顶层故事的牙套被设计为弹性帽桁架，而所有其他压缩支架都弯曲，拉链柱产生。
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图1：全高拉链机制（杨，2006） 点击这里查看图 |
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图2:部分高度拉链机构(Yang, 2006) |
由于悬空拉链柱的主要功能是承受拉力，悬空拉链柱在跨中支撑梁，因此梁可以设计为柔性。这导致了ZBF在材料和成本上的显著节省(Leon等，2003)。
此外，力路径是如此清晰，所有结构构件的能力设计是直接向前的。此外，随着层数的增加，帽桁架的受力也增加。换句话说，帽子桁架的横截面变得非常大。因此，悬空拉链支撑框架受层数限制(Chen et al.， 2012)。
悬浮拉链帧的配置和预期行为如图3所示。
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图3：ZBF与悬浮拉链柱的行为（Yang等，2008） |
本研究的目的是研究带半高拉链机构的拉链支撑框架的性能。为此，对不同层数的SZBF进行了非线性时程分析。
分析模型
为了评估ZBF的地震行为，首先在阿巴斯核实佐治亚理工大学的实验框架。测试框架如图4所示。该框架的成员尺寸在表1 [1，（杨等人，2008）中是制表。
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图4：三分之一拉链框架的实验设置（杨等，2008）。 |
表1：1/3级拉链支撑框架模型的成员尺寸（杨，2006）。
| 故事 | 支撑 | 柱子 | 光束 | 拉链列 |
| 3. | HSS3X3X3 / 16. | 年代4 x9.5 | s 3x5.7 | HSS2X2X3 / 16. |
| 2 | HSS2x2x1/8 | 年代4 x9.5 | 年代5 x10 | HSS1.25x1.25x3/16 |
| 1 | HSS2x2x1/8 | 年代4 x9.5 | s 3x7.5 |
推送试验在佐治亚理工大学结构工程实验室进行。图5显示了在测试框架的底层施加的地板位移的三个时间历史。分析和实验模型的结果如图6（杨，2006）所示。
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图5：应用位移历史（杨，2006） |
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图6:分析结果与实验结果的对比 |
为了评估ZBF的地震行为，使用“AISC负载和电阻因子设计”和“结构钢制建筑物的地震规定”设计了四个带有3,6,9和12层框架，带有3个，6,9和12层，具有9米的镜架的架子。结构的计划如图7所示。在所有型号中假设故事的高度为3.9米。二手负载呈现在表2中。
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图7:设计结构平面图及剖面图 点击这里查看图 |
表2：强加的引力和活载
| 屋顶故事（KN / M） | 其他的故事(KN / m) | |
| 重力荷载 | 4.1 | 4.75 |
| 活载 | 1 | 1 |
基于建筑物和其他结构的最小设计负荷获得地震设计底剪切（ASCE7-05）设置以下参数：占用重要因素= 1.5（IV类），土壤型D（硬土），超强因子=2.0和响应修改因子= 6。
假设ZBF模型中的支架以及拉链柱由ASTM A500级B钢（FY = 317MPa）制成，并且假设其余的构件由ASTM A572级50钢（FY = 345 MPa）构成）。死载和20％的活载的组合用于估计模型的振动质量。假设所有关节都固定。为了减少计算工作和时间，使用了二维模型。非线性时间历史分析包括一套4和3个地面运动，代表10％ - 50岁，50年的概率为50倍。地面运动的网站属性与设计模型中的站点属性类似。使用的地面运动和相应的性质在表3中给出。
表3:分析中使用的地震地面运动特性
| 地震 | 车站 | PGA（cm / s） | 距离 |
| NF13（50％在50％） | Nothridge，1994，rinaldi | 872.72 | 7．5 |
| NF14（10％在50％） | Nothridge，1994，rinaldi | 381.03 | 7．5 |
| 在50年NF15 (10%) | Nothridge，1994年，橄榄色的视图 | 718.16 | 6．4 |
| La21（50年2％） | 科比1995. | 1258 | 3.4 |
| LA23（50年代2％） | Loma Prieta 1989. | 409.95 | 3.5 |
| 在50年LA31 (2%) | Elysian Park（模拟） | 1271.2 | 17.5 |
结果和讨论
本节研究了拉链构件在中低高层拉链支撑框架中的应用效果。采用ABAQUS程序对上述模型进行非线性时程分析，研究拉链支撑框架的性能。顶板层剩余巷道及其他层最大剩余巷道如图9所示。9层模型顶板和其他层的最大残余位移分别发生在LA31记录下，12层模型最大残余位移发生在LA21记录下。
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图8:a)其他层b)顶板层的最大剩余位移 |
层间最大位移比在框架高度上的分布是结构性能的重要因素(图9)，层间最大位移比在框架高度上的分布是均匀的，这意味着拉链柱有助于提高结构的性能。然而，随着建筑高度的增加，顶层拉链柱的轴向力增大，顶层层间位移比增加，这是高阶模态效应的结果。
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图9：故事间漂移率 |
结论
考虑到所有结果和进行的调查，可以实现以下结论：
- 拉链柱升级了雪佛龙支架框架的性能。
- 在拉链支撑框架中，故事漂移之间的差异不可能。换句话说，在拉链支撑框架中，横向位移的分布沿着建筑物的高度是均匀的。
- 在拉链支撑框架中，所有支撑都参与了地震耗能，达到了较好的损伤分布。
- 随着层数的增加，由于高阶模态效应，拉链支撑框架成为一个保守体系。
- 悬浮的拉链框架似乎减少了雪佛龙支撑框架的趋势，形成软体故事机械，而不必使用过于僵硬的梁（Leon等，2003），（伊朗·斯兰等，2013）。
参考
- 阳，C.，具有拉链支柱同心支撑框架的分析和实验研究。博士论文（佐治亚理工学院，2006年）。
- Khatib，I.F.Mahin，S.A.和Pister，K.S.，同心支撑钢框架的地震行为。（加州大学地震工程研究中心，1988年）。
- 莱昂，R.和杨，C。，特殊倒置V-支撑框架，带有悬挂拉链支柱。钢铁和混凝土综合建筑国际研讨会，10月8日至9日，台北（2003）。
- 陈，Z.，高层拉链支撑框架结构的地震响应与突出桁架。硕士论文（建筑物，公民环境工程系，Concordia大学，2012）
- 杨，C. S.，Leon，R.和脱裂，R.，拉链支撑框架的设计和行为。工程结构，30（4），1092-1100（2008）。
- 杨，C.S.，Leon R.T.并脱气，带有悬浮拉链支柱的支撑框架的推动响应。结构工程学报，134（10），1619-1626（2008）。
- 杨，C.S.Leon R.T.并脱离拉链框架的R.，循环行为。地震光谱，26（2），561-582（2010）。
- 伊朗·萨兰，N. Jalali，A.Hosseinzadeh，Y。，拉链支撑框架的地震行为;回顾。J. Basic。苹果。SCI。Res，3（5），415-419（2013）。
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