框架常用的支撑形式有哪些?如何进行选择?

框架常用的支撑形式--般可分为中心支撑和偏心支撑。

(1)中心支撑中心支撑体系包括十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字形或V形支撑、K形支撑(图3-63)。 K形支撑的交点位于柱上,在地震作用下，因受压斜撑屈曲或受拉斜撑屈服引起较大的侧向变形，易使柱首先出现破坏，因而在地震区不应采用。单斜杆支撑应在结构中相向对称布置如图3-63b及图3-64所示，以防止支撑屈曲后，使结构水平位移向一侧发展，且每层中不同方向斜杆的截面面积在水平方向的投影，相差不得超过10%。交叉支撑和人字形支撑在弹性工作阶段，具有较大的刚度，层间位移小，能很好地满足正常使用的功能要求，在高层钢结构抗侧力体系中有较多的应用。

交叉支撑在往复荷载作用下，其组成杆件的屈曲变形只在交义节点的一侧发展，其滞回曲线呈反S滑移形。随着循环次数的增加，其承载力下降，但由于受拉侧的支撑杆可接近拉直，在多次循环后,承载力趋于稳定，最后因低周疲劳而破坏。

按支撑仅能承受拉力设计的中心支撑钢框架，其受力能力较差，对抗震结构不宜采用。兼承拉、压的支撑，通过受压屈曲及受拉屈服来消耗能址，从而构成较复杂的滞回性能。当支撑杆件在压力下屈曲时，向外呈弓状弯曲，屈曲的支撑杆承载能力下降，导致受拉支撑承担更大的荷载。弓状弯曲使支撑杆端部的转角过大，同时引起支撑杆中部附近出现局部屈曲。

人字形或V形支撑的滞回性能同样呈反S滑移形。与刚度较大的横梁相连的人字形支撑体系，在首次达到水平极限荷载后，有明显的承载力下降现象，但降幅不大。而与有限刚度横梁相连的人字形支撑体系，在往复荷载作用下，其承载力下降幅度甚大，只有原来的40%左右，在设计时应特别注意。这种支撑有两个问题，第一，当一侧支撑屈曲时，楼盖系统在梁跨中部的支撑节点处，将出现较大的竖向变位;第二，支撑系统受压侧支撑屈曲后承载力将大大恶化，而受拉侧支撑中的拉力可能超过受压支撑不断减小的屈曲后承载力,产生竖向不平衡力使梁受弯。为解决这两个问题，人字形支撑横梁应有足够的刚度，使其在受压支撑屈曲后横梁不致弯折。在确定人字形支撑体系中的横梁截面时，不考虑重力荷载作用下支撑的支点作用。

(2)偏心支撑

偏心支撑框架是指支撑偏离梁柱节点的钢结构框架，是近20年来发展起来的抗震结构。试验表明，偏心支撑框架体系是-种非常刚劲的结构体系，它具有极好的耗能能力以抵抗大的地震作用。偏心支撑框架比起中心支撑框架和普通抗弯框架，有相对较小的侧向位移和更均匀的层间分布。抗弯框架具有良好的延性和耗能能力，但结构较柔，弹性刚度较差，为了控制弹性层间位移，有时必须采用超过承载要求的梁、柱截面。而采用中心支撑框架在弹性阶段刚度大，但延性和耗能能力小，支撑受乐屈曲后易使结构长失承载力而破坏。由于偏心支撑具有非常有效的控制变形的能力，使得偏心支撑框架比抗弯框架约轻25%~30%，比中心支撑框架约轻18%~20%，采用偏心支撑框架可以节省钢材。

偏心支撑框架的支撑斜杆，至少有一端偏离梁柱节点，或偏离另一方向的支撑与梁构成的节点，图3-65为几种典型的偏心支撑框架，支撑与柱或支撑与支撑之间的一段梁，称为耗能梁段，图3-65中的e即为耗能梁段的长度。

这种具有耗能梁段的偏心支撑框架兼有抗弯框架和中心支撑框架的优点。它的弹性刚度大，可以用最少的材料挖制侧移，耗能梁段能经受较大的非弹性变形而不丧失承载力和稳定性，使结构具有较好的延性和耗能能力。

偏心支撑框架在多遇地震作用下，结构为弹性，在罕遇地震作用下，耗能梁段剪切屈服，非线性剪切变形耗能。支撑、柱和除耗能梁段以外的梁，在相应耗能粱段1.6倍设计抗剪承载力的荷载作用下，仍为弹性.这使得耗能梁段成为结构体系中最薄弱的部位，即偏心支撑框架中的保险丝，防止了诸如支撑受压屈曲之类非延性破坏。

高层钢结构采用偏心支撑框架时，顶层可不设耗能梁段，因为支撑与(n-1)层上的耗能梁段连接，即使顶层不设耗能梁段，由于顶层地震力较小，能满足承载力要求的支撑不会屈曲。在设置偏心支撑的框架跨，当首层的弹性承载力为其余各层承载力的1.5倍及以上时，首层可采用中心支撑。