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解析高層鋼結(jié)構(gòu)的中心支撐
2020-08-14 09:12 高層鋼結(jié)構(gòu) 華邦建設(shè)
中心支撐是高層鋼結(jié)構(gòu)常用的支撐類型。中心支撐是指斜桿與橫梁及柱匯交于一點(diǎn)，或兩根斜桿與橫梁匯交于一點(diǎn)，也可與柱子匯交于一點(diǎn)，但匯交時都無偏心距。根據(jù)斜桿的不同布置形式，可形成十字交叉斜桿、單斜桿、人字形斜桿或K形斜桿和V形斜桿等斜桿類型。
在風(fēng)荷載作用下的中心支撐，都具有較大的側(cè)向剛度，對減小結(jié)構(gòu)的水平位移和改善結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布是有效的。但在水平地震作用下，中心支撐容易產(chǎn)生側(cè)向屈曲，尤其在往復(fù)的水平地震作用下，會產(chǎn)生下列后果：
(1)、支撐斜桿重復(fù)壓曲后，其受壓承載力急劇降低。
(2)、支撐的兩側(cè)柱子產(chǎn)生壓縮變形和拉伸變形時，由于支撐的端節(jié)點(diǎn)實(shí)際構(gòu)造做法并非鉸接，引發(fā)支撐產(chǎn)生很大的內(nèi)力及應(yīng)力。
(3)、往復(fù)的水平地震作用，斜桿會從受壓的壓曲狀態(tài)變?yōu)槭芾睦鞝顟B(tài)，這將對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊性作用力，使支撐及其節(jié)點(diǎn)和相鄰的構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力。
(4)、往復(fù)的水平地震作用，使同一層支撐框架內(nèi)的斜桿輪流壓曲又不能恢復(fù)(拉直)，樓層的受剪承載力迅速降低。
對于地震區(qū)鋼結(jié)構(gòu)建筑，“高鋼規(guī)程”規(guī)定不能采用K形中心支撐，其原因是K形支撐的斜桿因受壓屈曲或受拉屈服時，將使柱子發(fā)生屈曲甚至嚴(yán)重?fù)p壞。
采用單斜桿支撐且只能受拉不能受壓時，“高鋼規(guī)程”規(guī)定應(yīng)按下圖所示成對地設(shè)置對稱的單斜桿，以使在往復(fù)的水平地震作用下，可由對應(yīng)方向的單斜桿承擔(dān)軸向拉力，避免剪力的傳遞路線受到中斷面破壞。
設(shè)置單斜桿的支撐框架，其受力特性基本上屬靜定的桁架結(jié)構(gòu)，即使對單斜桿按受壓桿設(shè)計，水平地震作用下也難以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(jié)構(gòu)的十字交叉斜桿，由于贅余桿可能首先破壞，相應(yīng)地結(jié)構(gòu)的抗震能力將受到削弱，但水平剪力仍可由后備斜桿能繼續(xù)向下傳遞，不致遭受嚴(yán)重破壞而倒塌。
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