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高層鋼結(jié)構(gòu)的中心支撐
2023-03-22 08:56 高層鋼結(jié)構(gòu) 華邦建設(shè)
高層鋼結(jié)構(gòu)的常用支撐類型有中心支撐。中心支撐指橫梁與斜桿及柱匯交于一點(diǎn)，或橫梁與兩根斜桿匯交于一點(diǎn)，也可與柱子匯交于一點(diǎn)，但匯交時(shí)都無偏心距。根據(jù)斜桿的不同布置形式，可形成單斜桿、十字交叉斜桿、人字形斜桿、K形斜桿和V形斜桿等斜桿類型。
風(fēng)荷載作用下的中心支撐具有較大的側(cè)向剛度，對(duì)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，在往復(fù)的水平地震作用下，會(huì)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)生拉伸變形和壓縮變形時(shí)，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)生很大的應(yīng)力和內(nèi)力。
(3)、往復(fù)的水平地震作用，斜桿會(huì)由受壓的壓曲狀態(tài)變成受拉的拉伸狀態(tài)，這將對(duì)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)生較大的附加應(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)，樓層的受剪承載力迅速降低。
對(duì)于地震區(qū)的高層鋼結(jié)構(gòu)，“高鋼規(guī)程”規(guī)定不能采用K形中心支撐，原因是K形支撐的斜桿因受拉屈服或受壓屈曲時(shí)，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(shí)，“高鋼規(guī)程”規(guī)定需要按下圖所示成對(duì)地設(shè)置對(duì)稱的單斜桿，以使在往復(fù)的水平地震作用下，可由對(duì)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，其受力特性屬靜定的桁架結(jié)構(gòu)，即使對(duì)單斜桿按受壓桿設(shè)計(jì)，水平地震作用下也無法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繼續(xù)向下傳遞，不會(huì)遭受嚴(yán)重破壞而倒塌。
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