一、钢构高层偏心支撑框架的类型和耗能梁段的构成
钢构高层偏心支撑框架是近期发展起来的,并在地震区中得到较多的应用。在支撑框架中对支撑斜杆与梁进行偏心连接的设计意图,是要构成耗能梁段。因此,钢构高层偏心支撑框架中每一根支撑斜杆的两端,至少有一端与梁相交,另一端可以在梁与柱交点处进行连接,或偏离另一根支撑斜杆一段长度与梁连接,并在支撑斜杆端与柱子之间构成一耗能梁段,或在两根支撑斜杆的杆端之间构成一耗能梁段。下图是各种偏心支撑框架的类型和耗能梁段的构成。
在偏心支撑框架的顶层常可不构成耗能梁段,因为符合承载力要求的支撑斜杆不致于会屈曲,而且顶层的地震剪力也较小。
支撑斜杆可以采用焊接H型钢或轧制H型钢。对偏心支撑框架作内力分析时,支撑斜杆可假定为两端铰接的图形,但在构造上则应形成刚接与耗能梁段及柱子相连。
二、采用偏心支撑和构成耗能梁段的目的
中心支撑在水平地震作用下的主要缺点,是在重复屈曲后承载力急剧下降,这在强余震下对结构是很不利的。采用偏心支撑的主要目的是改变支撑斜杆与梁的先后屈服顺序,即在罕遇地震时,一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行耗能,另一方面使耗能梁段的剪切屈服在先,从而保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。
三、实现耗能梁段保护支撑不屈曲的思路
实现耗能梁段保护支撑不屈曲的要求,可以从两方面调整这两种构件的承载力。一是为实现耗能梁段先行剪切屈服,要适当控制梁段的长度,且使耗能梁段的受弯承载力略大于受剪承载力,即设计成剪切屈服型,而且由腹板承担剪力,其设计剪力不超过受剪承载力的80%,使其在多遇地震作用下保持弹性状态;另一方面是提高支撑斜杆的受压承载力,使其至少应为耗能梁段达到屈服强度时相应支撑轴力的1.6倍。此外,为使塑性铰出现在框架梁上而不是在柱上,可以将柱的设计内力适当增大,这是因为强柱弱梁的设计原则同样适用于偏心支撑框架,而且对应耗能梁段的承载力,也应增大柱子的内力设计值。
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