钢结构抗侧力体系抗震性能对比.pdf
书书书 3 3, 1 2 0 1 7 3 WO R L DE A R T H Q U A K EE N G I N E E R I N G V o l . 3 3N o . 1 M a r . 2 0 1 7 2 0 1 5- 0 1- 2 2 ; 2 0 1 5- 0 5- 1 3 ( 1 9 8 7- ) , , , . E m a i l 2 7 0 5 6 4 2 9 4 @q q . c o m 1 0 0 7- 6 0 6 9 ( 2 0 1 7 ) 0 1- 0 2 4 4- 0 8 1 , 2 , 3 ( 1 . , 2 5 0 1 0 1 ; 2 , 2 5 0 1 0 1 ; 3 . , 2 7 7 1 0 2 ) 、 , 、 。, , 。, 3 1 0 、 , , 、 、 、 、 。 , , , 。 ; ; ; ; T U 3 9 1 A S e i s mi cb e h a v i o rc o mp a r i s o no f l a t e r a l f o r c er e s i s t i n gs y s t e mo f s t e e l s t r u c t u r e C H E N GM a n 1 , 2,WE NG u a n g k u n3 ( 1 S h a n d o n gJ i a n z h uU n i v e r s i t y , J i n a n2 5 0 1 0 1 , C h i n a ; 2 . J i n a nP l a n n i n gD e s i g na n dR e s e a r c hI n s t i t u t e , J i n a n 2 5 0 1 0 1 , C h i n a ; 3 . Z a o z h u a n g I n s t i t u t e o f A r c h i t e c t u r a l D e s i g n&R e s e a r c h , Z a o z h u a n g 2 7 7 1 0 2 , C h i n a ) A b s t r a c t L a t e r a l f o r c e r e s i s t i n g s y s t e mo f s t e e l s t r u c t u r e c o m m o n l y i n c l u d e m o m e n t r e s i s t i n g s t e e l f r a m e s ( M R F ) , e c c e n t r i c a l l yb r a c e ds t e e l f r a m e s ( E B F )a n ds t e e l p l a t e s h e a r w a l l s ( S P S W) ,w h i c he n e r g y d i s s i p a t i o nm e m b e r s a r e f r a m i n gb e a m , e n e r g yd i s s i p a t i n gb e a ms e c t i o na n di n n e r s t e e l p l a l e .C u r r e n t s p e c i f i c a t i o n s u s es t r e n g t h b a s e dd e s i g nm e t h o d ,i t c o u l dn o t a s s u r ei n t e g r a t e df a i l u r em o d e so f s t r u c t u r e sa n dc o n d u c t ac o m p a r i s o nb e t w e e nl a t e r a l f o r c er e s i s t i n gs y s t e m s .T h i s p a p e r d e s i g na t o t a l o f t h r e e 1 0 s t o r e y m o d e l s o f M R F ,E B Fa n dS P S W,w h i c hb a s e d o np e r f o r m a n c ed e s i g nm e t h o di nr e c e n t y e a r s . T h eP u s h o v e r a n a l y s i s a n dd y n a m i ce l a s t o p l a s t i ca n a l y s i s w e r ec a r r i e do u t f o r a l l m o d e l s .T h eb e a r i n gc a p a c i t y ,l a t e r a l s t i f f n e s s ,d u c t i l i t y ,s t o r yd r i f t d i s t r i b u t i o n ,f a i l u r em o d ea n d s t e e l q u a n t i t yo f s t r u c t u r e s w e r ec o m p a r e d .R e s u l t s s h o wt h a t M R Fh a s l o w e s t s t i f f n e s s a n db e a r i n gc a p a c i t y ,t h e E B Fh a s b e s t d u c t i l i t y , t h eS P S W h a s t h eh i g h e s t b e a r i n gc a p a c i t yb u t t h ew o r s t d u c t i l i t y . K e yw o r d s s t e e l s t r u c t u r e ; m o m e n t r e s i s t i n g s t e e l f r a m e s ;s t e e l p l a t e s h e a r w a l l ; e c c e n t r i c b r a c i n g ; p e r f o r m a n c e d e s i g n G B 5 0 0 1 1- 2 0 1 0 [ 1 ], , , 。,,,, 。,[ 2 ], ,, ,,。 ( M R F ) 、( E B F )( S P S W) , [ 3 -5 ],,。 1 1 0,8( 0 . 3g ),Ⅱ,, 3 . 2m ,7 . 8m ,4 . 5m ,1。1 。1 2 0m m,4 . 0k N/ m 2, 2 . 0k N/ m 2, 4 . 5k N/ m 2, 2 . 0k N/ m 2, 0 . 3 5k N/ m 2。 3,、 。Q 3 4 5, Q 2 3 5,Q 3 4 5,。, ,2。 1 F i g . 1 P l a nv i e wo f e x a m p l em o d e l s 2 F i g . 2 E l e v a t i o no f e x a m p l em o d e l s 2 ,, ,,、, 542 1 , ,。 [ 6 ],[ 7 ],[ 8 ]。 1-3 。 1 T a b l e 1 D e s i g ns e c t i o n s o f M R F m m 1 0□4 5 0 4 5 0 2 0□5 0 0 5 0 0 2 0H 3 5 0 1 2 0 8 1 2H 3 4 0 1 2 0 8 1 2 9□4 5 0 4 5 0 2 0□5 0 0 5 0 0 2 0H 3 7 0 1 6 0 1 0 1 6H 3 6 0 1 6 0 1 0 1 6 8□5 0 0 5 0 0 2 0□5 5 0 5 5 0 2 0H 4 0 0 2 0 0 1 0 1 6H 4 2 0 1 8 0 1 0 1 6 7□5 0 0 5 0 0 2 0□5 5 0 5 5 0 2 0H 4 2 0 2 0 0 1 2 1 8H 4 1 0 2 0 0 1 2 1 8 6□5 5 0 5 5 0 2 0□6 0 0 6 0 0 2 0H 4 7 0 2 0 0 1 2 1 8H 4 5 0 2 0 0 1 2 1 8 5□5 5 0 5 5 0 2 0□6 0 0 6 0 0 2 0H 4 8 0 2 2 0 1 2 1 8H 4 6 0 2 2 0 1 2 1 8 4□6 0 0 6 0 0 2 0□6 5 0 6 5 0 2 0H 5 0 0 2 2 0 1 2 1 8H 4 9 0 2 2 0 1 2 1 8 3□6 0 0 6 0 0 2 0□6 5 0 6 5 0 2 0H 5 0 0 2 4 0 1 2 1 8H 4 8 0 2 4 0 1 2 1 8 2□6 5 0 6 5 0 2 0□7 0 0 7 0 0 2 5H 5 2 0 2 4 0 1 2 1 8H 5 0 0 2 4 0 1 2 1 8 1□6 5 0 6 5 0 2 0□7 0 0 7 0 0 2 5H 5 3 0 2 4 0 1 2 1 8H 5 1 0 2 4 0 1 2 1 8 2 T a b l e 2 D e s i g ns e c t i o n s o f E B F m m 1 0□3 0 0 3 0 0 1 2□3 5 0 3 5 0 1 2H 3 7 0 2 0 0 6 1 2H 3 4 0 1 6 0 6 1 2H 2 4 0 2 4 0 1 2 1 8 9□3 0 0 3 0 0 1 6□4 0 0 4 0 0 1 6H 4 4 0 2 1 0 1 0 1 6H 3 7 0 1 8 0 1 0 1 6H 2 4 0 2 4 0 1 2 1 8 8□3 5 0 3 5 0 1 6□5 0 0 5 0 0 1 6H 5 4 0 2 2 0 1 0 1 6H 4 8 0 1 8 0 1 0 1 6H 2 6 0 2 6 0 1 2 1 8 7□4 0 0 4 0 0 1 8□5 5 0 5 5 0 1 8H 5 6 0 2 2 0 1 2 1 8H 4 9 0 2 0 0 1 2 1 8H 2 6 0 2 6 0 1 2 1 8 6□4 0 0 4 0 0 2 0□6 0 0 6 0 0 2 0H 5 7 0 2 6 0 1 2 1 8H 5 5 0 2 0 0 1 2 1 8H 2 8 0 2 8 0 1 2 1 8 5□4 0 0 4 0 0 2 0□6 5 0 6 5 0 2 0H 5 6 0 2 6 0 1 4 2 0H 5 3 0 2 4 0 1 4 2 0H 2 8 0 2 8 0 1 2 1 8 4□5 0 0 5 0 0 2 0□7 0 0 7 0 0 2 2H 5 9 0 2 6 0 1 4 2 0H 5 6 0 2 4 0 1 4 2 0H 2 8 0 2 8 0 1 2 1 8 3□6 5 0 6 5 0 2 0□8 0 0 8 0 0 2 5H 6 1 0 2 6 0 1 4 2 0H 5 9 0 2 4 0 1 4 2 0H 2 8 0 2 8 0 1 2 1 8 2□7 0 0 7 0 0 2 2□8 5 0 8 5 0 2 6H 6 3 0 2 6 0 1 4 2 0H 6 1 0 2 4 0 1 4 2 0H 2 8 0 2 8 0 1 2 1 8 1□7 0 0 7 0 0 2 2□8 5 0 8 5 0 2 6H 6 4 0 2 6 0 1 4 2 0H 6 2 0 2 4 0 1 4 2 0H 2 8 0 2 8 0 1 2 1 8 3 - T a b l e 3 D e s i g ns e c t i o n s o f S P S W m m 1 0H 3 5 0 3 5 0 1 0 1 4□5 0 0 5 0 0 2 5H 4 0 0 2 0 0 8 1 2H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 02 . 4 9H 3 5 0 3 5 0 1 0 1 4□5 0 0 5 0 0 2 5H 4 0 0 2 0 0 8 1 2H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 03 . 8 8H 3 5 0 3 5 0 1 0 1 4□5 5 0 5 5 0 3 0H 4 0 0 2 0 0 8 1 2H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 04 . 8 7H 4 0 0 4 0 0 1 2 1 6□5 5 0 5 5 0 3 0H 4 0 0 2 0 0 8 1 2H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 05 . 8 6H 4 0 0 4 0 0 1 2 1 6□6 0 0 6 0 0 4 0H 4 0 0 2 0 0 8 1 2H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 06 . 4 5H 4 0 0 4 0 0 1 2 1 6□6 0 0 6 0 0 4 0H 4 0 0 2 0 0 1 0 1 4H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 07 . 0 4H 4 5 0 4 5 0 1 4 1 8□6 5 0 6 5 0 4 5H 4 0 0 2 0 0 1 0 1 4H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 07 . 4 3H 4 5 0 4 5 0 1 4 1 8□6 5 0 6 5 0 4 5H 4 0 0 2 0 0 1 0 1 4H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 07 . 8 2H 4 5 0 4 5 0 1 4 1 8□7 5 0 7 5 0 5 0H 4 0 0 2 0 0 1 0 1 4H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 08 . 0 1H 4 5 0 4 5 0 1 4 1 8□7 5 0 7 5 0 5 0H 4 0 0 2 0 0 1 0 1 4H 5 0 0 2 0 0 1 4 2 08 . 2 3 P u s h o v e r S A P 2 0 0 0M R F 、 E B FS P S W,, 。( M 3) ,-( P- M 3) ;,( P) ,, ( V 2) ;[ 9 ],,( P) 。 3 . 1 P u s h o v e r,3。 642 3 3 3 P u s h o v e r F i g . 3 P u s h o v e r c u r v e s ,, ,4 %, G B 5 0 0 1 1- 2 0 1 02 %, 。 3 %,-2 . 2 5 %, 。 P u s h o v e r K 0,,Δy, F y。P u s h o v e r ,, 。4。 4 T a b l e 4 C o n t r a s t o f p e r f o r m a n c ed a t a K 0 / ( k N m m- 1) Δy / m m F y / k N Δy / m m F u / k N μ M R F6 . 8 03 0 6 . 31 9 9 7 . 21 2 8 0 . 52 7 5 7 . 84 . 1 8 E B F2 4 . 1 52 0 2 . 44 1 1 2 . 39 7 7 . 25 8 6 8 . 04 . 8 3 S P S W2 0 . 5 92 3 7 . 94 9 9 3 . 57 1 9 . 76 3 3 1 . 63 . 0 3 4,, ,,。 2 . 0 52 . 5 0, 2 1 32 . 3 0,,。, 7 0 %。 3 . 2 、、。 ,,。 4。 , 3, 。,, 3 。 4 F i g . 4 F a i l u r em o d e s 742 1 , 3 . 3 53。, 0 . 5 % ~ 1 . 0 %,。, 2 %,,。 5 F i g . 5 I n t e r s t o r e yd r i f t a n g l ed i s t r i b u t i o n 3 . 4 、6 5 . 8 3 t 、 7 5 . 5 8 t 8 6 . 8 0 t ,,1 4 . 8 % 3 1 9 %。 4 ,,。 G B 5 0 0 1 1- 2 0 1 077,。 ,3,,7 。 4 . 1 ,,8 ( 0 3 g )( 5 1 0c m/ s 2) 。( h t t p / / p e e r . b e r k e l e y . e d u / s m c a t / ) ,1 0。。 ,0 . 0 5 。 5 T a b l e 5 P r o p e r t i e s o f e a r t h q u a k e s MR / k mP G A/ gP G V/ ( c m s - 1) 1P 0 0 0 6I m p e r i a l V a l l e y1 1 7E l C e n t r oA r r a y # 97 . 08 . 30 . 3 1 32 9 . 8 2P 0 0 1 6K e r nC o u n t y1 0 9 5T a f t L i n c o l nS c h o o l7 . 44 1 . 00 . 1 5 61 5 . 3 3P 0 7 7 9L o m a P r i e t a5 8 0 6 5S a r a t o g a-A l o h a A v e6 . 91 3 . 00 . 3 2 44 1 . 2 4P 0 8 0 9C a p e8 9 1 5 6P e t r o l i a7 . 19 . 50 . 6 6 28 9 . 7 5P 1 0 0 5N o r t h r i d g e7 7R i n a l d i R e c e i v i n g S t a6 . 77 . 10 . 8 2 51 6 6 . 1 6P 1 1 0 3K o c a e l i ,T u r k e yI z m i t7 . 57 . 20 . 2 2 02 9 . 8 7P 1 5 0 4D u z c e ,T u r k e yD u z c e7 . 18 . 20 . 5 3 58 3 . 5 4 . 2 。67 E l c e n t r oT a f t。、- 、,, ,,,,, 842 3 3 。 ,,67, ,, ,,。, ,。 6 E l c e n t r o F i g . 6 F a i l u r em o d e s o f s t r u c t u r e s u n d e r m a j o r e a r t h q u a k ef o r E l C e n t r o 7 T a f t F i g . 7 F a i l u r em o d e s o f s t r u c t u r e s u n d e r T a f t w a v e 4 . 3 8, 。,。 8,,, , 7。3 。,。 ,, 。P u s h o v e r。 942 1 , 8 F i g . 8 I n t e r s t o r e yd r i f t a n g l ed i s t r i b u t i o no f s t r u c t u r e s u n d e r r a r ee a r t h q u a k e 5 3、- ,P u s h o v e r, ( 1 ),, 。,。 ( 2 ), ,。 ( 3 ),1 5 %3 0 % 。 [ 1 ] G B 5 0 0 1 1- 2 0 1 0[ S ] ., 2 0 1 0 . G B 5 0 0 1 1- 2 0 1 0C o d ef o r S e i s m i c D e s i g no f B u i l d i n g s [ S ] .B e i j i n g C h i n a A r c h i t e c t u r eI n d u s t r yP r e s s , 2 0 1 0 .( i nC h i n e s e ) [ 2 ] F E M A4 4 5 .N e x t g e n e r a t i o nP e r f o r m a n c e b a s e dS e i s m i cD e s i g nG u i d e l i n e s p r o g r a mP l a nf o r N e wa n dE x i s t i n gB u i l d i n g [ S ] . Wa s h i n g t o nD . C . F e d e r a l E m e r g e n c yM a n a g e m e n t A g e n c y , 2 0 0 6 . [ 3 ] B A Y A TMRB a y a t .P e r f o r m a n c e b a s e dp l a s t i c d e s i g no f e a r t h q u a k er e s i s t a n t s t e e l s t r u c t u r e s c o n c e n t r i c a l l yb r a c e df r a m e s ,t a l l m o m e n t f r a m e s , p l a t e s h e a r w a l l f r a m e s [ D ] .A r l i n g t o n T h eU n i v e r s i t yo f T e x a s a t A r l i n g t o n , 2 0 1 0 . [ 4 ] L E E L A T A V I WA TS ,G O E LSC ,S T O J A D I N O V I CB .T o w a r dp e r f o r m a n c e b a s e ds e i s m i c d e s i g no f s t r u c t u r e s [ J ] . E a r t h q u a k e S p e c t r a , 1 9 9 9 , 1 5 ( 3 ) 4 3 5- 4 6 1 . [ 5 ] L E ES S . P e r f o r m a n c e b a s e dd e s i g no f s t e e l m o m e n t f r a m e s u s i n gt a r g e t d r i f t a n dy i e l dm e c h a n i s m[ D ] . M i c h i g a n T h eU n i v e r s i t yo f M i c h i g a n , U S A , 2 0 0 2 . [ 6 ] ,.[ J ] . , 2 0 1 3 , 3 0 ( 9 ) 2 1 1- 2 1 9 . 052 3 3 X I O N GE r g a n g ,Z H A N GQ i a n .P e r f o r m a n c e b a s e dp l a s t i cd e s i g nm e t h o do f h i g h r i s es t e e l f r a m e s [ J ] . E n g i n e e r i n gM e c h a n i c s ,2 0 1 3 ,3 0 ( 9 ) 2 1 1- 2 1 9 .( i nC h i n e s e ) [ 7 ] C H A OSH ,G O E LSC . P e r f o r m a n c e b a s e ds e i s m i c d e s i g no f E B Fu s i n g t a r g e t d r i f t a n dy i e l dm e c h a n i s ma s p e r f o r m a n c e c r i t e r i a [ R ] .R e p o r t N o . U M C E E0 5- 0 5 ,D e p a r t m e n t o f C i v i l a n dE n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ,U n i v e r s i t yo f M i c h i g a n ,A n nA r b o r ,M I , 2 0 0 5 . [ 8 ] ,,,. M E C E[ J ] . , 2 0 1 2 , 3 3 ( 5 ) 1 0 5- 1 1 7 . S U NG u o h u a ,G UQ i a n g ,H ER u o q u a n ,e t a l .P e r f o r m a n c e b a s e ds e i s m i c d e s i g no f s t e e l p l a t e s h e a r w a l l s u s i n g M E C Es p