鋼支撐在混凝土框架中的應用

【摘要】醫院高層混凝土框架結構的剛度小、平面尺寸大，計算時位移角不容易滿足規范的要求，而鋼支撐能適當增加結構剛度，能夠使結構的位移角減小，使其滿足規范要求。本文主要闡述鋼支撐在醫院高層混凝土框架中的計算結果進行分析，以便這項技術在工程中的推廣，可供相似工程的設計借鑒。

【關鍵詞】鋼支撐；多遇地震；位移角

目前鋼結構框架加撐的結構已經很普遍，但是鋼支撐在混凝土框架結構中的應用還非常少，但是新版抗震規范GB50011-2010的附錄G里提到鋼支撐一混凝土框架的設計要求，也就是說肯定了這種做法在實際工程中是可以采用的，由于這種結構是介于框架結構和框架一剪結構之間的結構形式，所以規范在結構最大試用高度和層間位移角限值按框架和框架一剪力墻結構內插。

鋼支撐一混凝土框架結構即屬于雙重抗側力結構體系，在地震力作用下，鋼支撐形成結構的第1道防線，混凝土框架為第2道防線，從而使整體結構具有良好的抗震性能和側向剛度。既有了框架剪力墻的特點，而且還避免了剪力墻結構的自重大的弊端。再一點乙類建筑如果采用框架一剪力墻結構，在地震烈度是7度的情況下，大于等于25米的建筑的剪力墻都是一級剪力墻，而高規中規定一級剪力墻必須滿足施工縫的驗算要求，而結構層數較低，底部墻的豎向壓力很小甚至出現拉力，對施工縫驗算非常不利，為了使施工縫驗算滿足要求，必須得加厚混凝土剪力墻和附加短筋等，這就使得工程造價提高，不經濟。因此鋼支撐一混凝土框架結構對于層數不是很多的乙類和甲類建筑非常適合。

1、工程概況

本工程地下2層，地上13層，總的建筑面積為3.0萬平方米。結構主要屋面高度48.9米，室內外高差450mm。

本工程采用鋼支撐一混凝土框架結構，結構模型見圖1，結構支撐平面位置見圖2，

2、結構計算分析

2.1結構基本參數見表一，構件尺寸見表二

2.2鋼支撐的設計

若結構采用混凝土框架結構，為了滿足規范的位移角要求，需要加大梁柱截面，這就影響了建筑功能，而且純框架結構就一道防線，在結構安全性上不足，因此我們采用了鋼支撐一混凝土框架結構，為了在地震作用下保證鋼支撐的軸力對與其連接的柱子不產生破壞的影響，我們把這幾個柱子里面設置了型鋼，這樣也方便了柱子和支撐的節點連接。

在計算時為了不讓支撐承受豎向荷載，我們把支撐的施工次序調到了最后，這樣計算時支撐不會承受豎向荷載，也就使計算結果更加準確，從而保證了設計的正確性。

底部某個支撐在各工況下的標準內力（軸力KN）見表三：

3、結構在多遇地震下的計算

采用YJK程序進行結構抗震分析和設計，未加鋼支撐的結果見表四，加鋼支撐的結果見表五.

從以上兩個表的結果對比可以看出，未加鋼支撐時的結構的周期比不滿足規范要求，而加了鋼支撐的周期比有很大改善。而且平動是的平動系數也有所增加。結構的剪重比不加鋼支撐時是不滿足規范要求的，而加了鋼支撐后滿足規范要求。最大層間位移角在未加鋼支撐之前是不滿足框架結構的規范限值，而加了鋼支撐后結構的剛度有所增加，滿足了規范的要求（規范的限值是框架結構和框架一剪力墻結構的線性插值）。最大扭轉位移比也得到了改善。

在多遇地震下結構鋼支撐的應力比底層為0.9，大部分地方的應力比為0.5左右，說明在罕遇地震下底部鋼支撐進入塑性階段，但是大部分地方的鋼支撐即使在罕遇的證下也處于彈性工作階段。

結論：

本文通過多遇地震分析，在某框架結構中加入鋼支撐，形成混凝土框架結構一鋼支撐體系，結構的整體抗震性能大大增強。