高層鋼結構的中心支撐
2023-03-22 08:56 高層鋼結構 華邦建設
高層鋼結構的常用支撐類型有中心支撐。中心支撐指橫梁與斜桿及柱匯交于一點，或橫梁與兩根斜桿匯交于一點，也可與柱子匯交于一點，但匯交時都無偏心距。根據斜桿的不同布置形式，可形成單斜桿、十字交叉斜桿、人字形斜桿、K形斜桿和V形斜桿等斜桿類型。
風荷載作用下的中心支撐具有較大的側向剛度，對減小結構的水平位移和改善結構的內力分布是有效的。但在水平地震作用下，中心支撐容易產生側向屈曲，在往復的水平地震作用下，會產生下列后果：
(1)、支撐斜桿重復壓曲后，其受壓承載力急劇降低。
(2)、支撐的兩側柱子產生拉伸變形和壓縮變形時，由于支撐的端節點實際構造做法并非鉸接，引發支撐產生很大的應力和內力。
(3)、往復的水平地震作用，斜桿會由受壓的壓曲狀態變成受拉的拉伸狀態，這將對結構產生沖擊性作用力，使支撐及其節點和相鄰的構件產生較大的附加應力。
(4)、往復的水平地震作用，使同一層支撐框架內的斜桿輪流壓曲又不能恢復，樓層的受剪承載力迅速降低。
對于地震區的高層鋼結構，“高鋼規程”規定不能采用K形中心支撐，原因是K形支撐的斜桿因受拉屈服或受壓屈曲時，將使柱子發生屈曲甚至嚴重損壞。
采用單斜桿支撐且只能受拉不能受壓時，“高鋼規程”規定需要按下圖所示成對地設置對稱的單斜桿，以使在往復的水平地震作用下，可由對應方向的單斜桿承擔軸向拉力，避免剪力的傳遞路線受到中斷面破壞。
設置單斜桿的支撐框架，其受力特性屬靜定的桁架結構，即使對單斜桿按受壓桿設計，水平地震作用下也無法避免因屈曲而喪失承載力。相比之下，如采用屬于超靜定桁架結構的十字交叉斜桿，由于贅余桿可能首先破壞，相應地結構的抗震能力將受到削弱，但水平剪力仍可由后備斜桿繼續向下傳遞，不會遭受嚴重破壞而倒塌。
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