支撑布置对钢结构影响分析

【摘 要】钢结构在我国得到大力发展并在设计中得到普遍使用，钢结构的稳定性是设计的关键点，影响钢结构稳定性的额因素众多，并且根据具体情况都有不同，都会影响到钢结构的稳定性，其中，支撑布置对钢结构稳定起到了很大的决定性，结构的刚度和承载力都是保证建筑稳定性和抗震能力的重要因素。本文主要针对支撑布置的设计和对钢结构的稳定性可能造成的影响进行分析和讨论，并且距离说明了不同支撑布置的选择的抗震稳定性不同，希望能够通过支撑布置的加强实现钢结构的稳定性的加强。

【关键词】支撑布置；钢结构；抗震效果

钢框架结构是在建筑中广泛运用的一种主流结构形式，支撑布置对于钢结构的影响作用是非常大的，要加强钢结构的稳定性，就要加强支撑布置的科学设计，提高钢结构的承载力和侧向刚度，让钢结构更好的避免于外力例如地震等不可抗力的外在因素的损害而造成的生命危害和财物损失。整体提高钢结构的稳定性和承载能力。选择科学合理的钢结构支撑布置方式，形成良好的抗震体系，是非常使用且经济节能的新模式。

一、支撑布置在钢结构中作用概述

在建筑钢结构中，传统的纯粹的框架结构通过较大的柱距和和构件界面等提高框架结构的整体抗震承载水平，但是随着建筑业的发展和高层建筑的越来越广泛，越来越高的高度受到越来越大的水平荷载的影响，纯粹的框架结构刚度达不到，延性和耗能能力都比较小，已经满足不了高层建筑对于抗侧力能力的要求，为了提高高层建筑的抗震能力，对于框架结构进行支撑布置，沿着框架结构树立竖向支撑，帮助框架结构提高侧向荷载的能力，通过这样的方式形成侧向的的双重抗侧力结构，这样整体结构的层间位移和抵抗风荷载以及地震作用的能力将得到加强，提高建筑物的整体稳定性和实用性，并且是十分经济实用的方式。

框架结构通过支撑布置的方式可以增强自身的侧向刚度和承载能力，而且减少了加大梁柱截面面积的用钢量，是十分经济节能的一种支撑方式。支撑布置常常采用的是竖向支撑的方式，让框架结构同时拥有两道防线，分别是竖向支撑和框架结构，对水平风荷载和地震荷载的承受能力都大大增强。科学合理的支撑布置，乐意很大程度的提高钢结构的刚度，防止侧翼，而且还可以减小支撑对柱所受到的附加内力的影响。在用刚量相同的情况下，采用中间跨的框架集中支撑布置的方式形成的传力直接，框架支撑明确的体系的承载力将强于其他的支撑方式。

二、钢结构的支撑布置形式

本文主要就钢结构的几种典型支撑布置形式进行分析和介绍，就不同支撑布置形式的构成、原理以及对钢结构稳定性以及承载力进行分析和讨论，合理的支撑布置形式对于钢结构的抗震能力和承载能力都有巨大功效，并且经济效益强。

1.　屈曲约束支撑布置形式

屈曲约束支撑的抗震钢结构的主要优势是刚度较好，在弹性和弹塑性的情况下能够保持较好的阻尼和刚度效果。并且根据我国的钢结构规范已经形成了一套较为规范的支撑与梁柱节点连接之间的计算方式，根据各楼层对于抗侧刚度指数的要求，以及各楼层屈曲约束支撑所需截面面积，得到的一种屈曲约束支撑相关的截面估算方式。通过模型地震波的测试进行比较，了解屈曲约束支撑钢结构的基底、位移以及位移角等具体因素的具体效果。

从理论上来讲，屈曲约束支撑的稳定性设计必须保证足够的抗弯刚度，构件的整体失去稳定性主要是由于抗弯刚度较小的平面整体完全导致的结构整体失去稳定性。屈曲约束支撑的稳定性构建首先要进行内核自身稳定性的构建，通过方式计算得出核心单位的自身稳定性受到混凝土的影响，如果混凝土弹性刚度不够，会导致核心单位失去稳定性，屈曲约束支撑会受到影响甚至因为构建问题导致整体失稳。构件在初始过程中堆肥制作和施工上的缺陷也可能导致受压构件的稳定性下降。同时屈曲约束支撑拥有与刚度等效的阻尼性，对建筑物的抗震能力有很大的帮助。屈曲约束支撑的连接通常采用端板与框架的直接连接，是构件的传力能够直接相互作用。常用的连接方法主要是将支撑端板与梁柱之间距离最近的均力法，这种方式既经济实用，同时支撑内力也很强大。

它的优势是能够增强钢结构的侧移控制能力，提高支撑布置钢结构体系的侧向刚度，将侧向的位移降低，在大地震中的耗能能力较强，并且方便拆换，抗震加固过程中，能够减轻自重，降低地基费用，而且震后的修复成本较低，因此，屈曲约束支撑钢结构体系目前在国内建筑中得到广泛的应用。同样，屈曲约束支撑钢结构体系的不足之处是节点连接的计算往往会大于实际需求，造成一定的浪费，并且对于构件在钢架的选型和分布数量等都还要进行更多的研究，对于罕见地震的结构位移的计算和研究也不足，在静力弹塑性中的评估和研究也不足。

2.　无粘结支撑钢结构体系

无粘结支撑的方式通过自身结构刚度先于主体结构的原理用产生的滞回能耗　减轻地震带来的损害，这样的方式可以尽量将地震造成的损害降至最低，减震效果明显。无粘结支撑减震结构作为新型的建筑物减震抗压结构，在很多的建筑和桥梁工程中得到广泛运用。相对于普通支撑的单斜形、V形、K形和X形几种常见的无粘结支撑结构来说，K形和X形都有明显的缺点，因此常采用单斜形和V形的无粘结支撑结构进行钢结构的布置，当然支撑布置受到跨数和层数的限制，根据不同的部位也要采取不同的布置方式。对于无粘结支撑布置的刚度和阻尼性进行运算，了解无粘结支撑结构的整体抗震能力和最大层间的弹性位移，登出无粘结支撑在地震作用下能够发挥很好的抗倒塌性，并且是十分经济且科学合理的结构设计。在罕见地震下对无粘结支撑布置的钢结构的弹塑性和位移进行计算也取得了良好的效果，无粘结支撑结构能够小震不坏，大震不倒，是非常可取的一种支撑布置钢结构方式。

无粘结支撑布置进行多层平面钢结构的建模进行分析，了解到不同的支撑布置方式的抗震效果不同，通过模型不同支撑方案的自震实验进行楼层位移、支撑动力以及楼层加速度和基底剪力等的比较和分析，得到同阶段下，中间跨支撑布置的方式比两边跨的方式的抗侧刚度强；人字形的方式比单斜杆的方式侧刚度强；支撑通常大的体系周期段，抗侧刚度强。总体来说在多层平面结构中，科学合理的无粘结支撑布置方案，建立合理的支撑布置钢结构体系，实现抗震性和稳定性的全面加强。

结语

传统的框架结构已经不能够满足日益加高的楼层对水平荷载的承载力的要求，支撑布置与钢结构形成双重抗震抗侧力的结构体系，对于水平荷载有很好的抵抗作用。针对不同的楼高要根据具体要求进行支撑布置钢结构体系的选择，选择科学合理的支撑布置钢结构体系对于建筑物的抗侧力能力和抗震能力都有很大的加强作用，并且实用性和经济性都很强，是抗震建筑非常好的结构体系方式。

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作者简介：

魏蕴杰（1987.4-），男，河北唐山，学历：硕士，研究方向：钢结构。