中心支撑布置对框架-支撑体系井塔抗震性能的影响分析

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井塔是矿山提升体系中的主要生产建筑,处在提升工艺的关键部位上。井塔又以其体型高大、外形显露,成为煤炭工业厂区里的主要建筑物。但是将框架-支撑体系应用于井塔结构未开先河。  本文将某实际井塔工程的箱框结构配以钢管混凝土柱框架-中心支撑体系,作为后续分析的基础模型。本文所做分析均为单向多遇地震下结构的抗震性能分析,主要研究方法就是通过 ETABS软件建立结构有限元模型,然后对模型进行整体和局部分析。本文的主要研究内容及结论如下:  (1)将 X形中心支撑体系中的支撑去掉形成纯框架模型,对两模型进行多遇地震下的反应谱分析,对比两模型的各抗震性能指标和构件内力。我们发现中心支撑的存在可以在较大的改善结构的多个抗震性能指标,即框架-支撑体系抗震性能优于纯框架体系。  (2)针对井塔这种工业建筑结构的特殊性(楼板大开洞、荷载竖向布置“头重脚轻”)分别建立模型,进行反应谱分析。我们发现在相同开洞率的前提下,楼板对称开洞,对井塔结构的地震响应影响不大,甚至可以优化某些抗震性能指标;楼板偏心开洞,会加剧结构的地震响应。“头重脚轻”对结构抗震是很不利的,对结构地震效应的影响有以下规律:楼层位移和位移角等结构抗震性能指标随楼层荷载的增大而增大,随着荷载所在楼层高度的增大而增大,在设计时,应尽量将较大荷载布置在高度较低楼层。  (3)分别建立X形、人字形、V形中心支撑形式下的框架-中心支撑体系模型,对各模型进行反应谱分析和弹性时程分析,对比各模型的抗震性能指标和构件内力。我们发现X形支撑体系的抗震性能指标稍优于人字形支撑体系且均优于V形支撑体系,宜优先采用X形支撑或人字形支撑方式。  (4)建立七种不同X形中心支撑布置方式的模型,对各模型进行反应谱分析和弹性时程分析,对比各模型的主要抗震性能指标。我们发现K形支撑布置方式下结构的抗震性能最好,在同等用钢量的前提下,能够大幅度的改善结构的地震效应。同时我们要注意对于中心支撑在竖向不连续的结构,要对结构进行时程分析补充运算,以找到结构薄弱位置,在设计过程中做相应的补强措施。
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