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摘 要：本文利用SAP2000软件建立了一个三十层的钢框架-混凝土核心筒高层结构模型，对各种连接刚度参数的结构进行了地震作用反应谱分析。得到了不同连接刚度参数结构在地震作用下的楼层侧移和楼层剪力，得出了连接半刚性对结构地震性能影响的定性规律。通过定量分析，得到了结构顶层侧移和整体结构最大层剪力及其相对于刚性连接结构的变化系数与约束系数及连接刚度的拟合关系式。
关键词：半刚性连接；混合结构；初始刚度；约束系数；拟合
中图分类号：TU352.11 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0296-02
1 引 言
近年来，钢框架-混凝土核心筒结构体系已成为我国最常用的高层结构体系，如已建的上海中心大厦和在建的武汉绿地中心。然而迄今为止，实际设计工作中对混合结构的分析还基于梁柱刚接或铰接的假定之上。而实际上，梁柱连接都是半刚性的。这种半刚性的存在将导致结构的受力性能发生变化。如果将梁柱连接理想化，将导致较大的误差，甚至得到错误的结果。
鉴于此，本文以外伸端板连接作为连接构造，对半刚性连接混合结构的地震性能进行研究，以期为准确的内力分析提供理论支撑，同时使混合结构的设计更接近真实受力情况。
2 半刚性连接混合结构模型的建立
2.1 基本分析模型的建立
本文利用SAP2000软件建立了一个三十层钢框架-混凝土核心筒结构作为基本模型，标准层高为3.6m，总高度为108m。框架柱均采用方钢管柱，角柱规格为□800×800×65，其它柱规格为□700×700×60，主钢梁规格为H700×300×13×24。混凝土核心筒墙肢厚度为400mm，组合楼板厚度为120mm，混凝土等级为C30，钢材采用Q345B。楼面活载标准值取2.5kN/m，折算楼面恒载标准值取10kN/m。结构处于Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，特征周期值为0.35s，基本设防烈度为7度（0.10g），折算阻尼比取4.5%。基本模型结构平面图见图1。
2.2 半刚性连接混合结构模型的建立
为了分析不同连接刚度下混合结构的性能，对上述分析基本模型的梁柱间设定不同的刚度参数，则形成了带不同连接刚度外伸端板连接的高层混合结构模型。本文共选取17个刚度参数，通过SAP2000软件指定梁柱连接的节点区来模拟梁柱半刚性连接，则得到17个带不同连接刚度的半刚性混合结构模型。
刚度参数1为完全刚接，Rk为∞，相应r=1；刚度参数17为理想铰接，Rk为0，相应r=0。而介于刚度参数1和刚度参数17之间的刚度参数为不同e（梁翼缘上下螺栓间距）和tp（端板厚度）条件下的刚度参数。
由于半刚性连接的影响，混合结构在地震作用下的响应也将发生变化，为了得到连接半刚性对各响应的影响规律，本文将分析不同连接刚度下响应随楼层的变化规律，并对结构响应的最大值与连接刚度及其约束系数进行拟合，得到各响应最大值与约束系数的拟合关系。
3 地震作用下混合结构的楼层侧移
图2为半刚性连接混合结构在地震作用下的楼层侧移曲线。从图中可以看出：随着连接刚度的降低，各层侧移将变大，侧移曲线形态从弯剪形向弯曲型变化，结构的受力性能特征逐渐向纯剪力墙结构转变。可见，连接的半刚性对地震作用下结构楼层侧移有显著的影响。
6 结 论
本文对半刚性连接混合结构在地震作用下的性能进行了分析，主要得到以下几个方面的结论：
（1）半刚性连接对地震作用下混合结构的楼层侧移和层间位移角有显著的影响。随着连接刚度的降低，结构的整体刚度将降低，这就导致楼层侧移和层间位移角均有不同程度的增大。分析表明，结构的顶层侧移和最大层间位移角和约束系数r呈線性关系，各自的增大系数与r亦呈线性关系。
（2）半刚性连接对地震作用下混合结构的楼层剪力有不同程度的影响。随着连接刚度的降低，结构的整体刚度将降低，与此同时结构的自振周期将增大，这两个方面的原因导致地震作用下结构的楼层内力降低。分析表明，整体结构的最大层剪力与约束系数r呈2次多项式关系。最大层剪力降低系数与r呈2次多项式关系。
（3）连接半刚性的存在使得结构的整体刚度降低，而整体刚度的降低又将导致结构的地震作用降低。在这两重影响下，结构的最大位移反应均将有较大幅度的增大；最大层剪力略微降低。
参考文献
[1]沈蒲生.高层混合结构设计与施工[M].北京：机械工业出版社，2008，1：374.
[2]王 燕，李华军，厉见芬.半刚性梁柱节点连接的初始刚度和结构内力分析[J].工程力学，2003，20（6）：66～69.
[3]《中国工程建设协会标准》（CECS260：2009）.端板式半刚性连接钢结构技术规程[S].北京：中国计划出本社，2009：1～175.
[4]胡习兵，沈蒲生，舒兴平.连接的半刚性对高层混合结构受力性能的影响[J].哈尔滨工业大学学报，2007，39（增刊2）：534～537.
[5]李国强，石文龙，王静峰.半刚性连接钢框架结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：179～181.
[6]刘 坚，李开禧，张 利.钢框架-混凝土剪力墙混合结构的简化计算分析[J].四川建筑科学研究，2003，29（2）：21～23.
收稿日期：2018-4-16
作者简介：李 新（1987-），男，工程师，研究生，主要从事输电结构设计工作。
关键词：半刚性连接；混合结构；初始刚度；约束系数；拟合
中图分类号：TU352.11 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0296-02
1 引 言
近年来，钢框架-混凝土核心筒结构体系已成为我国最常用的高层结构体系，如已建的上海中心大厦和在建的武汉绿地中心。然而迄今为止，实际设计工作中对混合结构的分析还基于梁柱刚接或铰接的假定之上。而实际上，梁柱连接都是半刚性的。这种半刚性的存在将导致结构的受力性能发生变化。如果将梁柱连接理想化，将导致较大的误差，甚至得到错误的结果。
鉴于此，本文以外伸端板连接作为连接构造，对半刚性连接混合结构的地震性能进行研究，以期为准确的内力分析提供理论支撑，同时使混合结构的设计更接近真实受力情况。
2 半刚性连接混合结构模型的建立
2.1 基本分析模型的建立
本文利用SAP2000软件建立了一个三十层钢框架-混凝土核心筒结构作为基本模型，标准层高为3.6m，总高度为108m。框架柱均采用方钢管柱，角柱规格为□800×800×65，其它柱规格为□700×700×60，主钢梁规格为H700×300×13×24。混凝土核心筒墙肢厚度为400mm，组合楼板厚度为120mm，混凝土等级为C30，钢材采用Q345B。楼面活载标准值取2.5kN/m，折算楼面恒载标准值取10kN/m。结构处于Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，特征周期值为0.35s，基本设防烈度为7度（0.10g），折算阻尼比取4.5%。基本模型结构平面图见图1。
2.2 半刚性连接混合结构模型的建立
为了分析不同连接刚度下混合结构的性能，对上述分析基本模型的梁柱间设定不同的刚度参数，则形成了带不同连接刚度外伸端板连接的高层混合结构模型。本文共选取17个刚度参数，通过SAP2000软件指定梁柱连接的节点区来模拟梁柱半刚性连接，则得到17个带不同连接刚度的半刚性混合结构模型。
刚度参数1为完全刚接，Rk为∞，相应r=1；刚度参数17为理想铰接，Rk为0，相应r=0。而介于刚度参数1和刚度参数17之间的刚度参数为不同e（梁翼缘上下螺栓间距）和tp（端板厚度）条件下的刚度参数。
由于半刚性连接的影响，混合结构在地震作用下的响应也将发生变化，为了得到连接半刚性对各响应的影响规律，本文将分析不同连接刚度下响应随楼层的变化规律，并对结构响应的最大值与连接刚度及其约束系数进行拟合，得到各响应最大值与约束系数的拟合关系。
3 地震作用下混合结构的楼层侧移
图2为半刚性连接混合结构在地震作用下的楼层侧移曲线。从图中可以看出：随着连接刚度的降低，各层侧移将变大，侧移曲线形态从弯剪形向弯曲型变化，结构的受力性能特征逐渐向纯剪力墙结构转变。可见，连接的半刚性对地震作用下结构楼层侧移有显著的影响。
6 结 论
本文对半刚性连接混合结构在地震作用下的性能进行了分析，主要得到以下几个方面的结论：
（1）半刚性连接对地震作用下混合结构的楼层侧移和层间位移角有显著的影响。随着连接刚度的降低，结构的整体刚度将降低，这就导致楼层侧移和层间位移角均有不同程度的增大。分析表明，结构的顶层侧移和最大层间位移角和约束系数r呈線性关系，各自的增大系数与r亦呈线性关系。
（2）半刚性连接对地震作用下混合结构的楼层剪力有不同程度的影响。随着连接刚度的降低，结构的整体刚度将降低，与此同时结构的自振周期将增大，这两个方面的原因导致地震作用下结构的楼层内力降低。分析表明，整体结构的最大层剪力与约束系数r呈2次多项式关系。最大层剪力降低系数与r呈2次多项式关系。
（3）连接半刚性的存在使得结构的整体刚度降低，而整体刚度的降低又将导致结构的地震作用降低。在这两重影响下，结构的最大位移反应均将有较大幅度的增大；最大层剪力略微降低。
参考文献
[1]沈蒲生.高层混合结构设计与施工[M].北京：机械工业出版社，2008，1：374.
[2]王 燕，李华军，厉见芬.半刚性梁柱节点连接的初始刚度和结构内力分析[J].工程力学，2003，20（6）：66～69.
[3]《中国工程建设协会标准》（CECS260：2009）.端板式半刚性连接钢结构技术规程[S].北京：中国计划出本社，2009：1～175.
[4]胡习兵，沈蒲生，舒兴平.连接的半刚性对高层混合结构受力性能的影响[J].哈尔滨工业大学学报，2007，39（增刊2）：534～537.
[5]李国强，石文龙，王静峰.半刚性连接钢框架结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：179～181.
[6]刘 坚，李开禧，张 利.钢框架-混凝土剪力墙混合结构的简化计算分析[J].四川建筑科学研究，2003，29（2）：21～23.
收稿日期：2018-4-16
作者简介：李 新（1987-），男，工程师，研究生，主要从事输电结构设计工作。