容器标 面积 不 大 功 能 全

　　几种钢框架-支撑结构体系的特点和性能_建筑/土木_工程科技_专业资料。维普资讯 一 ＨＯＵＳＩ Ｓ Ｉ ＮＧ Ｃ ＥＮＣＥ ｊ ｉ ｊ ｝ 生璺 箜 几种钢框架一 支撑结构体 系的特点 和性 能

　　维普资讯 一 ＨＯＵＳＩ Ｓ Ｉ ＮＧ Ｃ ＥＮＣＥ ｊ ｉ ｊ ｝ 生璺 箜 几种钢框架一 支撑结构体 系的特点 和性 能 Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｎ ｏ ｅ ｔｅ ｆ Ｓ ｍ ｅ Ｓ ｅ ｌ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉｓ ａ ｄ Ｐｒ ｐ ｒ ｉ ｓ ｏ ｏ ｔ ｅ Ｆｒ ｍ ｅ Ｂｒ ｃｎｇ ｙ ｔ ｍ ｓ ａ － ａ ｉ Ｓ ｓｅ 哈敏 强 Ｈａ Ｍｉｑ ａ ｇ ｎ ｉｎ （ 同济大 学建 筑工程 系 ２ ０ ９ ） ０ ０ ２ （ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ Ｅ ｇｎｅ ｎ ｅ ａｔ ｅ ｔｏ ｏ ｇｉＵ ｉ ｒｉ ，Ｓ ａｇ ａ ２ ０ ９ ） Ｃ ｎｔ ｃ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｆＴ ｎ ｊ ｎｖ ｓｙ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ２ ｒ ｉ ｉ ｍ ｅ ｔ 摘 要 钢框 架一 支撑 体 系具 有 良好 的抗 震 性 能和较 大 的抗侧 刚度 。 绍 了 中心 支撑 、 介 偏心 支撑 及 消能 支撑 等钢 框 架一 支撑 体 系的构 造和性 能 ，通过 比较 ，指 出偏心 支撑 框 架具有 良好 的耗 能 能 力 ， 能 支撑 框 架具 有较 强的 抗侧 钢度 ， 消 是理 想 的抗侧 力 体 系。 关键 词 钢框 架一 支撑 结 构 中心 支撑 偏 心支 撑 消 能支撑 Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｔｅｆ ｍｅ— ｒ ｃ ｎ ｓ ｓｅ ｈ ｓ ｉ ｅ ｓ ｉ ｃ ｅ ａ ｉ ｒ ｎ ｇ ｅ ｔｒ ａ ｅ ａ ｓｒ ｃ ｈ ｓｅ ｌ ｌ ａ ｂ ａ ｉ ｇ ｙ ｔ ｍ ａ ｆ ａ ｅｓ ｂ ｈ ｖｏ ａ ｄ ｒ ａｅ ｌｔ ｒ ｌ ｎ ｍｉ ｉ ｉ ｉｙ ｈ ａ ｈ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｈ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｎｄ ｒ ｐ ｒｉ ｓ ｆ ｓｅ ｌ ｌ ｍｅ— ｒ ｃ ｎ ｓ ｓｅ ｓ ｈ ｒｇｄ ｔ ．Ｔ ｅ ｕｔ ｏ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｔ ｅ ｏ ｏ ｉ ｏ ａ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ｏ ｔ ｅｆａ —ｂ ａ ｉ ｇ ｙ ｔｍｓ ｕｃ ｉ ａ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｃ ｎ ｒ ｍｅｅ ｃ ｎ ｒ ｂ ａ ｉｇ ｆａ ａ ｄ ｎ ｒｙ ｉｓ ａ ｉｎ ｒ ｃ ｎ ｆ ｍｅ ａ ｄ ｉ ｓ ｅ ｔ ｂ ａ ｉ ｇ ｆ ａ ａ ，ｃ ｅ ｔ ｃ ｒ ｃｎ ｍｅ ｎ ｅ ｅ ｇ ｄ ｓ ｐ ｔ ｂ ａ ｉ ｇ ｌ ｉ ｌ ｏ ａ ， ｎ ｗ ｔ ｈ ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ｏ ｎ ｓ ｕ ｅ ｃ ｎｔ ｃ ｒ ｃ ｎ ｆａ ｈ ｓ ｉｎｅ ｎ ｒ ｃ ｎ ｕｍｐ ｉ ｎ ａ ａ ｉ ａ ｄ ｎ ｒ ｏ ａ ｉ ｏ ｐ ｉ ｔｏ ｔ ｃ ｅ ｒ ｂ ａ ｉ ｇ ｒ ｍｅ ａ ｆ ｅ ｅ ｇ ｉ ｙ ｏｓ ｔｏ ｃ ｐ ｃ ｔ ｎ ｅ ｅ ｇ ｙ ｙ ｄ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｂ ａ ｉ ｇ ｆａ ｓ ａ ｄ ａ ａｅ ａ ｏ ｃ ｅ ｉｔ ｇ ｓ ｓｅ ｗｉ ｅ ｔ ｒ ｌｔ ｒ ｌ ｒ ｉ ｉ ． ｉｓｐ ｔ ｒ ｃｎ ｒ ｍｅ ｉ ｎ ｉ ｅ ｌ ｌ ｔｒ ｌ ｆ ｒ ｅ ｒ ｓｓｉ ｙ ｔｍ ｔ ｇ ａｅ ａ ｅ ａ ｇ ｄ ｔ ｏ ｎ ｈ ｒ ｉ ｙ Ｋｅ ｏ ｄ ｓｅ ｌ ｆ ａ ｅ ｂ ａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔｏ ｙ Ｗ ｒ ｓ ｔ ｅ ｒ ｍ － ｒ ｃｎ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ｎ； ｃ ｎ ｒ ｌ ｂ ａ ｉ ｇ ｅ ｃ ｎ ｒｃ ｂ ｃｎ ； ｅ ｔａ ｒ ｃｎ ； ｃ ｅ ｔｉ ｒ ｉｇ ａ ｅ ｅ ｇ ｄ ｓ ｉ ｔｏ ｂ ａ ｉ ｎ ｒ ｙ ｉｓｐａ ｉ ｎ ｒ ｃ ｎｇ １ 前 言 接 框架 共 同工作 ， 形成 双 重抗侧 力结 构体 系 。 支撑 是 第 一道 防线 ， 框架 是第 二道 防线 ， 体 系具有 良好 的 该 抗 震性 能 和较大 的抗 侧 刚度 。 对于支 撑 的设 置 ， 根据 不 同的设 计要 求 ， 可选 择 中心 支撑 框 架（Ｂ ｓ、 Ｃ Ｆ ）偏心 支 撑框 架（Ｂ ｓ或 消能 支 Ｅ Ｆ） 撑 框架结 构 。 变革 传统 的建筑 理 念 ，使 建筑 具 “ 环保 、 节 能 、 业化 ” “ 色建 筑 ” 工 即 绿 的特 征 ， 社 会 生 产力 发 是 展 和建 筑 科技 进 步 的必 然 趋 势 ， 是 人类 的共 同理 也 想 。与 传统 的住 宅 建筑 结 构 形式 相 比 ， 结 构 是 一 钢 种 符 合 “ 色 建筑 ” 绿 特征 的结构 形 式 ， 已在 许 多 发 达 国 家广 泛应 用 。钢结 构 住 宅建 筑 的 发 展 ， 提 高 为 我 国住 宅建 筑 的 体 系化 深 度 和产 业 化 水平 ， 提供 了 很 大的发 展 空间 和难 得 的发展 契机 。 多 层 钢 结 构 住 宅 的结 构 体 系 的 基 本 形 式 有 纯 ２ 中心支 撑框 架结 构 中心 支撑 的特 征是 支撑 的 每个节 点 及各杆 件 的 轴心 线交 汇于 一点 ， 它包 括 十字 交叉 支撑 、 单斜杆 支 撑 、 字形 支 撑 或 Ｋ形 支 撑 ， 及 Ｖ 形 支撑 等 类 型 人 以 （ 次见 图 ｌ～ ） 依 ａｅ。 框 架 和 支撑 框 架 两种 形 式 ， 纯 钢框 架 体 系 可 分 为 而 半 刚接 框架 和全刚接 框 架两 种 。这种 结构 体系 不设 置 柱 间 竖 向支 撑 ， 以采 用 较 大 的柱 距 和 获得 较 大 可 中心 支撑具 有较 大 的侧 向刚 度 ， 造相 对简 单 ， 构 的使用 空 间 ， 筑平 面布 置灵 活 ， 建 有很好 的延性 。但 是 由于纯 钢 框 架结 构 体 系抗 侧 力 刚 度较 小 ， 因此 应 用 层数 受到 一定 限制 。 对 于 多层 及 中高层 建 筑 ， 由于 侧 向作用 力 的 增 大 ， 得 梁 柱 等 构 件 尺 寸 也 相 对 较 大 ， 去 其 经 济 使 失 合 理性 ， 这时 宜 在框 架 体 系 中部 分 框 架 柱 之 间设 置 支 撑 ， 成框 架一 支 撑 体 系 。这 种 结 构 在水 平 荷 载 形 作用 下 ， 过 刚 性楼 板 或 弹 性楼 板 的 变 形协 调 与 刚 通 （） ａ （） ｂ （） ｃ （） ｄ 图 １ 中心 支 撑 的 常 见 类 型 哈敏强， 同济 大 学硕 士 研 究 生 。 ｌ ９ 维普资讯 ２０ Ｏ ４年 第 ３ 雹 挺 一 能 减小 结构 的水 平 位移 ， 改善 结 构 的 内力分 布 。但 在 水平 地震 荷 载 作用 下 ， 中心支 撑 容 易 产 生屈 曲 ， 支 撑钢 框架 的 弹性 刚 度增 大 ， 一方 面其耗 能 能力 、 另 延 性 和滞 回性 能均 优 于弯 曲屈 服 型，因此耗 能 梁段 宜设 计 为剪切 屈 服 。 当其 与柱连 接时 ， 应设计 成弯 不 曲屈服 型 。 造 成其 受 压承 载 力 和抗 侧 刚 度 急剧 下 降 ， 接 影 响 直 结构 的整 体性 能 ， 因此 ， 在地 震 区应 用时 应 当慎重 。 ３ 偏 心支 撑框 架结 构 其 次是确 定耗 能梁 段 的截 面尺寸 。 为确保 截 面 是腹 板 受剪 屈 服 ， 能 梁段 有 效 的截 面通 常 是： 耗 ④ 满 足 小 受剪 面积； 满 足腹 板 高 厚 比的要 求； 耗 ② ⑧ 能 梁段剪 力 简化计 算满 足翼 缘宽 厚 比的要 求 。耗能 梁段 须根 据偏 心支 撑框 架抗 剪需 要 的腹板 面积 小 来选 择截 面 。 ４ 消能支 撑框 架结 构 偏 心 支 撑 框 架 （Ｂ ｓ是 近 ２ Ｅ Ｆ） ０年来 发展 起 来 的 抗 震 结 构 ， 支 撑 斜 杆 与梁 、 的轴 线 不 是 交 汇 于 其 柱 一 点 ， 是偏心连接 ， 而 以形 成 一 个 先 于支 撑 斜 杆 屈 在 中 小 地 震 时 ， 构 处 于 弹性 阶 段 ， 强 震 时 结 在 服的 “ 能 梁段 ” 耗 。 耗 能 梁 段 进 入 塑性 ，利 用 梁 的 塑性 变 形 来 吸 收 能 量， 而支 撑始 终 保持 为弹 性 。偏心 支 撑 框 架较 好 地 解 决 了 中心 支撑 所 存 在 的强 度 、 度 和 耗 能这 三种 刚 性 能 不 匹配 问题 ， 有 中心 支撑 框 架 强 度 与刚 度好 兼 以及纯框 架 耗能 大 的优 点 。图 ２所 示 为常 见的 几种 偏 心支撑 的类 型 和耗 能梁段 的构成 。 消能 支撑框 架 结构 是将 框架一 支撑 结 构 中的支 撑杆设 计 成消 能杆 件 ，以吸 收 和耗散 地震 能量 来减 小结构 地 震反 应的 一种新 型抗 震 结构 。在 风和 小地 震 作 用下 消能 支撑 能增加 结 构 的水平 刚度 ，减 小结 一 Ｊ１ ●●● ，， Ｊ ， 构的侧 移 ； 中震 和 大震 下其 刚度 变小 ， 在 能减 小结 构 的水平 地震 作用 ，同时 消耗 大量输 入结 构 的地震 能 量 ， 结构 的地震 反 应大 大衰 减 。消 能支 撑 （ 图 ３ 使 如 所 示 ） 以做成方 框 支撑 、 可 圆框 支撑 、 交叉 杆支 撑 、 斜 杆 支撑 、 Ｋ型支 撑 以及 Ｙ 型和 节点屈 服 型支撑 等 。 国 ’ ’ ｒ‘。—— — ’ Ｉ ｒ １ ｒ ——————１ — ｒ １ 方 形 支撑 消 能装 置 （） ｃ （ ｆ ） （） ｇ （） ｈ 消 能装 置 圆 形 支撑 交 叉 支撑 图 ２ 偏心支撑的常见类型（ １框 架柱 ； 支 撑 ； ２ ３ 耗 能 梁 段 ； 框 架 梁） ４ ［ ［ ［ ［ ］ ｊ ］ 囚 斜 撑 支撑 Ｋ型 支撵 Ｙ型 支撵 节 点屈 服型 支 撵 图 ３ 消 能 支 撑 对 于 偏 心 支 撑来 讲 ，耗 能 梁 段 的设 计 为 关 键 ， 直 接关 系 到偏 心 支 撑 框架 整体 的承 载 能力 和 它 延 性 。 因此 ， 心 支撑 框 架 的设 计 首 先应 当 合理 地 偏 几种类 型 ： 按 消 能装 置 的消能 形式 ，消能支 撑 可分为 以下 ４１ 钢 材屈 服 型支撑 ． 选 择耗 能 梁段 的几 何 尺寸 ，容器 并对 耗 能 梁 段进 行 细 部 设计 ， 以保 证 偏 心支 撑 框架 的整 体 延性 水 平 ， 后 ， 然 进 行柱 的设 计 、 支撑 设 计 、 接 以 及加 劲 肋 的设 计 。 连 设 计 时 必 须 保 证 在 耗 能 梁 段 完 全 屈服 和应 变 硬 化 图 ３所示 的方框 支 撑 、圆框 支撑 利用 软钢 阻尼 器 原理 在 支撑 交叉处 做成 一个 由受 弯 钢构件 组 成 的 “ 内方框 ” 内方 框 的杆件 在地 震作 用 下发生 弯 曲塑 。 性 变形 ，这 样就 提供 了较 大 的阻尼 来 吸收 和耗 散地 后， 其他 构件 在此 荷载 作用 下仍 具有 一定 的弹性 。 首先 应确定 耗 能梁 段 的长度 。我 国高层 钢结 构 规范 规 定 ： 当耗 能梁 段 净 长 ａ符合 ａ ．Ｍ／Ｖ 时 ， 曼１ ６ 为 剪切 屈 服 型 ，不 符合 者 为 弯 曲 屈 服 型 耗 能 梁段 （ 为梁 段 塑 性 抗 弯 强 度 ， 为 梁 段 塑 性 抗 剪 强 度 ） 由于一 方 面 剪切 屈 服 型 的 耗能 梁 段 能 使 偏心 。 ２ ０ 震 能量 。这 种 消能支 撑不 仅具 有较 高 的消 能减震 作 用， 而且 在 多次 反 复荷 载 作 用 下不 失 稳 、 断 裂 ， 不 能 够保 持 稳定 的承 载力 和消 能能 力 。 Ｙ形支 撑能 够依 据 受 剪部分 的长 度 ｎ及 截 面大 小 的 变化 ， 调整 支 撑杆 件 的刚 度及 承载 力， 以取 得 较 维普资讯 Ｈ ＵＳｌ Ｏ ＮＧ ＳＣｌ ＥＮＣＥ 斜 ２ 年 ３ ０ 第期 ｏ ４ 理想 的恢 复力 特性 。 节 点 屈 服 型支 撑 使 连 接 处 的 屈 服 先 于 支撑 杆 件 的屈 曲 ， 而保证 结 构使 用功 能 的继续维 持 。 从 ４２ 摩擦 消 能支撑 ． 这 种 消能 支撑 将 摩擦 消能 器 用 于支 撑 构 件 ， 通 过支撑 的 滑动来 消 耗和 吸收 地震能 量 。 由于这 种摩 擦装 置 能量 消 耗 明显 ，可提 供 较 大 的 附加 阻 尼 ， 且 构造简 单 ， 取材容 易 ， 因而 具有 广泛 的应 用前 景 。 ４３ 铅 阻尼 消能 支撑 ． 在 支 撑 交 叉 处 利 用 铅 阻 尼 器 做 成 各 种 形 式 的 消能 支撑 。铅 消能 器 利用 铅 良好 的塑 性性 能 ， 过 通 图４ 无 粘 结 支 挥 活塞杆 挤压 铅合 金 以获得 较大 的消 能能 力 。该消 能 器 构造 简单 、 消能 量大 、 能稳定 。 性 ４４ 粘 弹性 阻尼消 能支 撑 ． 这 种消 能支撑 的消能装 置为粘 弹性 阻尼器 。 钢 结 构 住 宅 是 一 种 符 合 住 宅 产 业 化 发 展 要 求 的环 保 型住 宅 结 构 形式 ， 而钢 框 架一 支 撑 结 构体 系 作 为理 想 的抗 侧 力 体 系在 多 层 和 中 高 层 钢 结 构 住 宅 中 占有相 当 的 比例 。偏心 支撑 框 架结 构采 用 耗能 梁段 ，兼 顾 了抗 弯 框 架 和 中心 支 撑 框架 的优 点 ， 具 有极好 的耗 能能 力 。而 消能 支撑 框 架结 构在 风荷 载 和 中小 地 震 作 用 下 ， 有 较 强 的 抗 侧 刚 度 ； 大 震 具 在 粘 弹 性 阻 尼 器 是 由粘 弹 性 材 料 与 约 束 钢 板 交 替 叠 合 而成 的 ，容器 是一 种 主 要 与速 度 相 关 的减 震 装 置 。它 通 过 粘 弹 性 材 料 的剪 切 滞 回变形 来 增 加 结 构 的阻 尼， 耗散 输 入 的 地震 能 量 ， 而 减 小 结 构 的振 动 反 从 应。 作用 下 ， 消 能装 置 可 以有 效 地 耗散 地 震 能 量 。容器消 其 能支撑 框 架 结构 不 仅 可 以用 于 新建 建 筑 ， 可 以用 还 于现 有建 筑 的抗 震 加 固 ， 一种 新 颖 且经 济有 效 的 是 ４５ 复合 型消 能支撑 ． 在 消能 支撑 中安 装 复合 型 消 能器 装 置 ， 即成 为 复合 型 消能支撑 。复合 型消 能器是 利用 两种 以上 的 消 能 元 件 或 消 能 机制 设 计 而成 的新 型 消 能 减 震 装 置。 结 构体 系 。 （ 收稿 日期 ：０ ３ １— ４ ２０ — ２ ２ ） 近 年来 ， 国外 学者 提 出了 一种 新 颖 的 消能 支撑 体 系一 无粘 结 支撑（ｎ ｏ ｄ ｄ ｂａ ｅ。它 在 内核 钢 支 ｕ ｂ ｎ ｅ ｒｃ） 撑 和 外包 钢 管 混凝 土之 间涂 无 粘 结 漆 形 成 滑 移 界 面 ， 且 只 有 内核 钢 支 撑 与 框 架 结 构 连 接 ， 而 以保 证 压力 和拉力 都 只 由内核钢 支撑 承受 。滑 移界 面允许 （ 上接 第 １ ２页 ） ２ 在 ０世纪 八 九 十年 代 ， 国人 中 普 遍 的住 房 条 件还 十 分 困 难 ， 地 方 自然 、 文 情 各 人 况 不 同 ， 珀 山庄在 设 计 中 ， 重 传统 ， 琥 尊 充分 地 研究 徽 派 建筑 对 地 形 和 山 、 的 利用 ， 城 市 安 居模 式 水 对 进 行 探 索 ， 结 合 现 代人 的 生 活要 求 ， 并 建成 了 深受 广 大居 民喜 爱 的新徽 派 居住 小 区 ， 无疑 是 在建 设 这 大 型现代 住 宅小 区 中探 索 民族 性 、 方性 和现代 性 地 相结 合 的 、 有个 性 差异 的一个 成 功尝试 。 分体 现 ： 充 造 价 不 高水 平 高 ， 准不 高质 量 好 ， 标 面积 不 大 功 能 全， 占地 不多环 境美 的特 点 。为此 ， 开展 了 ９项专 题 研究 ： 山坡 地 规划 设 计 的研 究 ； 复杂 地 形 地 基 的 评 价 和基础 的研究 ；承重 空 心砖 多 层住 宅 的研 究 ； 异 内核 钢 和外 包层 之 间 相对 滑 动 ， 同时 约束 内核 钢 支 撑 的横 向变 形 ， 止 内核 钢 支撑 在 压力 作 用 下 发生 防 整体屈 曲和局部 屈 曲 。无 粘结 支撑 在拉 压作 用下 可 以达 到 充 分 屈 服 ， 回曲 线 稳 定饱 满 ， 地 震 反复 滞 在 荷 载下 具有 良好 的滞 回耗 能性 能 。 无 粘 结 钢 支撑 体 系 在 实 际 工 程 中应 用 的前 景 极 为广 阔 ， 仅 可 以用 于 新 建 建 筑 物 中 ， 可用 于 不 还 已建 建筑 物 的抗震 加 固改造 中。 目前 无粘 结钢 支撑 型柱 框架 轻 板 的研 究 ；坡 屋 面 的 利用 和 构造 研 究 ； 厨房 和卫 生 间 的应 用研 究 ； 能 、 电 、 造 价 ， 节 节 低 推 广新技 术 、 材料 、 工艺 等 项 目。总 之 ， 珀 山庄 新 新 琥 体 系 已经 在 １ ２ ０多 栋新 建 建 筑 和 已建 建 筑 抗 ３本 ０ 震 加 固改 造工 程 中得 到 了 广泛 的应用 ， 且这 一 技 并 术 已推 广到美 国 和台湾 等 国家和 地 区 。 ５ 结 语 堪 称 是近 年来 中国大 规模 安 居 （ 品 化）住宅 代表 商 作 ， 生 了极强 的建设 示 范效 应 。 产 （ 稿 日期 ：０ ４ ｏ — ２ 收 ２０一 ３０ ） ２１
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