防屈曲支撐在鋼框架住宅結構中的布置研究

劉玉淼

摘? 要：防屈曲支撐因其高效的抗震耗能的特點，在結構抗震設計中逐漸被推廣使用。在對鋼框架住宅結構抗震性能的研究中，增加防屈曲支撐的結構層間位移角明顯降低，結構整體的抗震性能得到了明顯的改善。通過分析防屈曲支撐的位置布置，得出一些結合住宅結構使用功能的布置原則。

關鍵詞：防屈曲支撐;鋼結構;抗震性能;布置原則

中圖分類號：TU391 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）10-0080-02

Abstract： Anti-buckling braces are gradually popularized and used in seismic design of structures because of their high efficiency of seismic energy dissipation. In the study of seismic performance of steel frame residential structure， the interstory displacement angle of the structure with anti-buckling braces is obviously reduced， and the overall seismic performance of the structure has been significantly improved. By analyzing the position arrangement of anti-buckling brace， some layout principles combined with the use function of residential structure are obtained.

Keywords： anti-buckling brace; steel structure; seismic performance; layout principle

隨著城市建設的發展和科學技術的進步，鋼結構在世界建筑范圍內占領了更廣闊的領域。然而，鋼結構雖然擁有諸多優點，但是鋼結構住宅在國內住宅結構中的占比并沒有隨著鋼結構發展的趨勢而大幅增長，這與鋼結構本身的限制有關：鋼結構因其強度優異，而自身剛度有限，在地震荷載這樣的水平荷載作用下極易發生失穩破壞。國內外很多學者對鋼結構的抗震性能做出了研究，得到的成果頗豐。本文中針對添加防屈曲支撐的鋼結構住宅進行抗震設計與研究。

1 鋼結構的優異性體現

首先，鋼結構是優秀的綠色結構形式。鋼結構采用的鋼材可以循環使用，不會造成資源浪費，也不必要過度砍伐木材而對生態環境造成威脅;鋼結構本身的輕質高強，抗震性能較佳，并且可以通過增加支撐和剪力墻以提高抗震性能;鋼結構現場施工不會出現濕作業環節，因此不會出現影響環境的粉塵和污水垃圾等;鋼結構施工過程簡便快速，工期較短。

總的來說，鋼結構完全符合當下綠色建筑的概念，材料方面輕質高強、低碳環保、循環利用，施工進程方面簡潔快速、減少污染、構件集成;結構性能方面強度可觀、抗震性能好。

2 鋼框架住宅的模型建立

2.1 結構平面布置

文章研究的結構是28層的鋼框架住宅，結構平面圖見圖1。

2.2 純鋼框架住宅模型

2.3 添加防屈曲支撐鋼框架住宅模型

文章中采用抗側剛度比方法確定防屈曲支撐的剛度，進而控制防屈曲支撐的截面。其中，抗側剛度比的概念為：防屈曲支撐剛度與整層結構層間的抗側剛度比值。文章中選取的抗側剛度比為0.5。模型整體見圖2。

3 防屈曲支撐位置選擇

周學軍等對支撐-框架結構的頂點位移進行對比分析，得出在支撐總用鋼量相同情況下，集中在中間跨布置防屈曲支撐的整體結構，在地震荷載作用下抗震性能更好，并且應當在滿足支撐穩定性要求下盡可能增加支撐的長度，提高支撐的抗側移能力。

對不同支撐布置形式的框架-支撐結構進行彈塑性有限元分析得出結果：不論是普通支撐還是防屈曲支撐的布置都應該在最大程度滿足建筑使用功能和受力要求的基礎上，將支撐布置在最有利于耗能的位置，發揮抗震設防第一道防線作用。

總結布置原則有以下幾點：

（1）防屈曲支撐應該布置在整體結構地震作用下受力大的部位。

（2）防屈曲支撐應該根據結構地震作用下層間位移角進行樓層間布置。

（3）防屈曲支撐應該根據結構平面形狀沿著結構對稱軸方向對稱布置。

（4）防屈曲支撐應該根據結構形狀特點使結構的質量中心和剛度中心重合，在減小結構的扭轉效應的同時保證結構立面剛度均勻，避免形成薄弱層或者應力集中。

本文中，因考慮住宅結構的使用功能，為不影響住宅的內部空間需求，以及外部開窗不受支撐影響，采用人字形布置，且將防屈曲支撐對稱布置在結構的外圍，見圖1。

4 研究結果

添加了防屈曲支撐的鋼框架住宅結構，層間位移角有明顯的降低，防屈曲支撐在不影響建筑使用功能的情況下發揮了自身的抗震性能，同樣提升了結構本身的抗震性能。

5 結論

通過對增加了防屈曲支撐的鋼框架住宅結構的研究，考慮到住宅結構對支撐布置位置的限制，選擇在結構外側對稱布置人字形防屈曲支撐，明確了防屈曲支撐對結構抗震性能的有力提升。

參考文獻：

[1]盧國佳.從結構設計角度談多高層裝配式鋼結構住宅設計[J].住宅與房地產，2017（29）：83.

[2]王宏偉，苑清山，葉達偉，等.基于抗側剛度比的防屈曲支撐鋼框架住宅設計及分析[J].鋼結構，2017，32（02）：72-76+53.

[3]周學軍，陳魯，曲慧.多、高層鋼結構支撐的布置方式對框架側向剛度的影響[J].鋼結構，2003（04）：51-54.