支撐布置對鋼結構影響分析

【摘 要】鋼結構在我國得到大力發展并在設計中得到普遍使用，鋼結構的穩定性是設計的關鍵點，影響鋼結構穩定性的額因素眾多，并且根據具體情況都有不同，都會影響到鋼結構的穩定性，其中，支撐布置對鋼結構穩定起到了很大的決定性，結構的剛度和承載力都是保證建筑穩定性和抗震能力的重要因素。本文主要針對支撐布置的設計和對鋼結構的穩定性可能造成的影響進行分析和討論，并且距離說明了不同支撐布置的選擇的抗震穩定性不同，希望能夠通過支撐布置的加強實現鋼結構的穩定性的加強。

【關鍵詞】支撐布置；鋼結構；抗震效果

鋼框架結構是在建筑中廣泛運用的一種主流結構形式，支撐布置對于鋼結構的影響作用是非常大的，要加強鋼結構的穩定性，就要加強支撐布置的科學設計，提高鋼結構的承載力和側向剛度，讓鋼結構更好的避免于外力例如地震等不可抗力的外在因素的損害而造成的生命危害和財物損失。整體提高鋼結構的穩定性和承載能力。選擇科學合理的鋼結構支撐布置方式，形成良好的抗震體系，是非常使用且經濟節能的新模式。

一、支撐布置在鋼結構中作用概述

在建筑鋼結構中，傳統的純粹的框架結構通過較大的柱距和和構件界面等提高框架結構的整體抗震承載水平，但是隨著建筑業的發展和高層建筑的越來越廣泛，越來越高的高度受到越來越大的水平荷載的影響，純粹的框架結構剛度達不到，延性和耗能能力都比較小，已經滿足不了高層建筑對于抗側力能力的要求，為了提高高層建筑的抗震能力，對于框架結構進行支撐布置，沿著框架結構樹立豎向支撐，幫助框架結構提高側向荷載的能力，通過這樣的方式形成側向的的雙重抗側力結構，這樣整體結構的層間位移和抵抗風荷載以及地震作用的能力將得到加強，提高建筑物的整體穩定性和實用性，并且是十分經濟實用的方式。

框架結構通過支撐布置的方式可以增強自身的側向剛度和承載能力，而且減少了加大梁柱截面面積的用鋼量，是十分經濟節能的一種支撐方式。支撐布置常常采用的是豎向支撐的方式，讓框架結構同時擁有兩道防線，分別是豎向支撐和框架結構，對水平風荷載和地震荷載的承受能力都大大增強。科學合理的支撐布置，樂意很大程度的提高鋼結構的剛度，防止側翼，而且還可以減小支撐對柱所受到的附加內力的影響。在用剛量相同的情況下，采用中間跨的框架集中支撐布置的方式形成的傳力直接，框架支撐明確的體系的承載力將強于其他的支撐方式。

二、鋼結構的支撐布置形式

本文主要就鋼結構的幾種典型支撐布置形式進行分析和介紹，就不同支撐布置形式的構成、原理以及對鋼結構穩定性以及承載力進行分析和討論，合理的支撐布置形式對于鋼結構的抗震能力和承載能力都有巨大功效，并且經濟效益強。

1. 屈曲約束支撐布置形式

屈曲約束支撐的抗震鋼結構的主要優勢是剛度較好，在彈性和彈塑性的情況下能夠保持較好的阻尼和剛度效果。并且根據我國的鋼結構規范已經形成了一套較為規范的支撐與梁柱節點連接之間的計算方式，根據各樓層對于抗側剛度指數的要求，以及各樓層屈曲約束支撐所需截面面積，得到的一種屈曲約束支撐相關的截面估算方式。通過模型地震波的測試進行比較，了解屈曲約束支撐鋼結構的基底、位移以及位移角等具體因素的具體效果。

從理論上來講，屈曲約束支撐的穩定性設計必須保證足夠的抗彎剛度，構件的整體失去穩定性主要是由于抗彎剛度較小的平面整體完全導致的結構整體失去穩定性。屈曲約束支撐的穩定性構建首先要進行內核自身穩定性的構建，通過方式計算得出核心單位的自身穩定性受到外圍混凝土的影響，如果混凝土彈性剛度不夠，會導致核心單位失去穩定性，屈曲約束支撐會受到影響甚至因為構建問題導致整體失穩。構件在初始過程中堆肥制作和施工上的缺陷也可能導致受壓構件的穩定性下降。同時屈曲約束支撐擁有與剛度等效的阻尼性，對建筑物的抗震能力有很大的幫助。屈曲約束支撐的連接通常采用端板與框架的直接連接，是構件的傳力能夠直接相互作用。常用的連接方法主要是將支撐端板與梁柱之間距離最近的均力法，這種方式既經濟實用，同時支撐內力也很強大。

它的優勢是能夠增強鋼結構的側移控制能力，提高支撐布置鋼結構體系的側向剛度，將側向的位移降低，在大地震中的耗能能力較強，并且方便拆換，抗震加固過程中，能夠減輕自重，降低地基費用，而且震后的修復成本較低，因此，屈曲約束支撐鋼結構體系目前在國內建筑中得到廣泛的應用。同樣，屈曲約束支撐鋼結構體系的不足之處是節點連接的計算往往會大于實際需求，造成一定的浪費，并且對于構件在鋼架的選型和分布數量等都還要進行更多的研究，對于罕見地震的結構位移的計算和研究也不足，在靜力彈塑性中的評估和研究也不足。

2. 無粘結支撐鋼結構體系

無粘結支撐的方式通過自身結構剛度先于主體結構的原理用產生的滯回能耗 減輕地震帶來的損害，這樣的方式可以盡量將地震造成的損害降至最低，減震效果明顯。無粘結支撐減震結構作為新型的建筑物減震抗壓結構，在很多的建筑和橋梁工程中得到廣泛運用。相對于普通支撐的單斜形、V形、K形和X形幾種常見的無粘結支撐結構來說，K形和X形都有明顯的缺點，因此常采用單斜形和V形的無粘結支撐結構進行鋼結構的布置，當然支撐布置受到跨數和層數的限制，根據不同的部位也要采取不同的布置方式。對于無粘結支撐布置的剛度和阻尼性進行運算，了解無粘結支撐結構的整體抗震能力和最大層間的彈性位移，登出無粘結支撐在地震作用下能夠發揮很好的抗倒塌性，并且是十分經濟且科學合理的結構設計。在罕見地震下對無粘結支撐布置的鋼結構的彈塑性和位移進行計算也取得了良好的效果，無粘結支撐結構能夠小震不壞，大震不倒，是非常可取的一種支撐布置鋼結構方式。

無粘結支撐布置進行多層平面鋼結構的建模進行分析，了解到不同的支撐布置方式的抗震效果不同，通過模型不同支撐方案的自震實驗進行樓層位移、支撐動力以及樓層加速度和基底剪力等的比較和分析，得到同階段下，中間跨支撐布置的方式比兩邊跨的方式的抗側剛度強；人字形的方式比單斜桿的方式側剛度強；支撐通常大的體系周期段，抗側剛度強。總體來說在多層平面結構中，科學合理的無粘結支撐布置方案，建立合理的支撐布置鋼結構體系，實現抗震性和穩定性的全面加強。

結語

傳統的框架結構已經不能夠滿足日益加高的樓層對水平荷載的承載力的要求，支撐布置與鋼結構形成雙重抗震抗側力的結構體系，對于水平荷載有很好的抵抗作用。針對不同的樓高要根據具體要求進行支撐布置鋼結構體系的選擇，選擇科學合理的支撐布置鋼結構體系對于建筑物的抗側力能力和抗震能力都有很大的加強作用，并且實用性和經濟性都很強，是抗震建筑非常好的結構體系方式。

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作者簡介：

魏蘊杰（1987.4-），男，河北唐山，學歷：碩士，研究方向：鋼結構。