屈曲约束支撑混凝土框架抗震分析：OpenSees模拟

摘要信息: 本文主要探讨了基于OpenSees软件进行屈曲约束支撑混凝土框架结构的静力弹塑性分析，旨在为抗震设计提供合理建议。研究对象是一个四层三跨的混凝土框架，分析过程中考虑了材料非线性和构件几何非线性的影响。作者深入研究了外围钢管的刚度、夹层混凝土的强度以及内芯软钢的刚度对结构抗震性能的贡献。结果显示，屈曲约束支撑外围套管的厚度对其抗震性能至关重要，推荐采用5mm的钢管。而不同约束混凝土强度对结构抗震性能的影响相对较小，层间位移角的差异不超过10%，因此，采用C20混凝土即可满足需求。屈曲约束支撑混凝土框架结构表现出优秀的抗震性能，其中外围刚度的作用最为显著，而内部约束混凝土的强度影响则相对不明显。 在OpenSees平台上进行的非线性静态Push-over分析是本文的核心方法。Push-over分析是一种评估结构在逐渐增加荷载下的性能和破坏模式的技术，尤其适用于弹塑性分析。屈曲约束支撑（BRB）作为一种增强结构抗震性的有效手段，其工作原理在于利用外围钢管的高刚度和内芯软钢的屈服特性来吸收地震能量，从而保护主体框架免受大变形影响。 研究表明，BRB的外围套管厚度对整个结构的刚度和能量耗散能力有显著影响。较薄的套管可能在地震作用下过早屈曲，导致结构性能下降；而较厚的套管可以提供更好的支撑，增强结构的稳定性。因此，选择合适的套管厚度对于优化BRB性能至关重要。 另一方面，夹层混凝土的强度虽然对屈曲约束支撑的抗震性能影响较小，但仍然不可忽视。较高的混凝土强度可以提高支撑的整体承载力，但根据分析结果，其对层间位移角的影响有限，意味着在满足安全性的前提下，可以适当降低混凝土的等级以节省成本。 屈曲约束支撑混凝土框架结构通过巧妙地结合了刚性支撑与塑性变形，实现了优良的抗震效果。设计时应重点考虑屈曲约束支撑的外围刚度，同时合理选择混凝土的等级，以达到经济和安全的设计目标。OpenSees作为强大的非线性结构分析工具，为这类复杂结构的性能评估提供了有力的计算支持。