支撑的设置

房屋高度>50m的钢结构房屋是不是一定要采用偏心支撑?

房屋高度> 50m钢结构房屋的支撑设置，应根据本地区设防烈度、房屋高度及房屋的重要性等工程的具体情况综合确定支撑的类型。一般情况下，房屋高度不是很高(如8度区不超过150m)时，也可采用中心支撑。

[问题分析]

1.中心支撑

1)中心支撑又可分为各种类型，见图5.2.1-1。

2)中心支撑具有抗侧刚度大、加工安装简单等优点，但也有变形能力弱等不足。在水平地震作用下，中心支撑容易产生侧向屈曲，尤其在往复水平地震的作用下，将会产生下列后果:

(1)支撑斜杆重复压屈后，其受压承载力急剧下降;

(2)支撑两侧的柱子产生压缩变形和拉伸变形时，由于支撑的端点实际构造做法并非铰接，引起支撑产生很大的内力;

(3)在往复水平地震作用下，斜杆从受压的压屈状态变为受拉的拉伸状态，这将对结构产生冲击性作用力，使支撑及节点和相邻的构件产生很大的附加应力;

(4)在往复水平地震作用下，同一楼层框架内的斜杆轮流压屈而又不能恢复(拉直)，楼层的受剪承载力迅速降低。

3)对较为规则的结构、没有明显薄弱层的结构，当房屋高度不很高时，可采用中心支撑结构。

2.偏心支撑

1)偏心支撑又可分为各种类型，见图5.2.1-2。采用偏心支撑的目的在于改变支撑斜杆与梁(耗能梁段)的先后屈服顺序，即在罕遇地震作用时，一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行耗能，另一方面是耗能梁段的剪切屈服在先(同跨的其余梁段未屈服)，从而保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。

实现耗能梁段保护支撑不屈曲可从以下几方面调整他们之间的承载力关系:

(1)适当控制耗能梁段的长度，且使耗能梁段的实际受弯承载力略大于其受剪承载力，即设计成剪切屈服型，由腹板承担剪力，其设计剪力不超过受剪承载力的80%，使其在多遇地震作用下保持弹性状态;

(2)提高支撑斜杆的受压承载力，使其至少应为耗能梁段达到屈服强度时相应支撑轴力的1.6倍;

(3)为使塑性铰出现在梁上而不是在柱上，可将柱内力适当放大，并遵循强柱弱梁的设计原则。

2)偏心支撑利用耗能杆件耗能，在强烈地震作用下具有很好的变形能力，但同时又有抗侧刚度较小、加工安装复杂等不足。

3)当房屋高度很高时，应采用偏心支撑结构。

4)对房屋高度>50m的不规则结构及有明显薄弱层的结构，宜采用偏心支撑结构。

3.多层框架结构及高度不很高的高层框架结构，应优先考虑设置中心支撑，以增加结构的侧向刚度，改善结构的抗震性能，提高结构设计的经济性。

4.房屋高度>50m的钢结构房屋，当抗震设防烈度为8、9度时，还可选择采用带竖缝钢筋混凝土剪力墙板、内藏钢支撑钢筋混凝土墙板或其他消能支撑。

1)带竖缝的钢筋混凝土墙板(见图5.2. 1-3)

带竖缝混凝土剪力墙板式预制板，其仅承担水平荷载产生的水平剪力，不承担竖向荷载产生的压力。墙板的竖缝宽度约为100mm,缝的竖向长度约为墙板净高的1/2,墙板内竖缝的水平间距约为墙板净高的1/4。缝的填充材料一般采用延性好、易滑动的耐火材料(如石棉板等)。墙板与框架柱之间有缝隙，无任何连接，在墙板的上边缘以连接件与钢框架梁用高强螺栓连接，墙板下边缘留有齿槽，可将钢梁上的栓钉嵌人其中，并沿下边缘全长埋入现浇混凝土楼板内。

多遇地震作用时，墙板处于弹性阶段，侧向刚度大，墙板如同由竖肋组成的框架板承担水平剪力。墙板中的竖肋既承担剪力，又如同对称配筋的大偏心受压柱。在罕遇地震作用时，墙板处于弹塑性阶段而产生裂缝，竖肋弯曲后刚度降低，变形增大，起抗震耗能作用。

2)内藏钢板的混凝土剪力墙板(图5.2.1-4)

内藏钢板的混凝土剪力墙板以钢板支撑为基本支撑、外包钢筋混凝土的预制板。基本

支撑可以是中心支撑或偏心支撑，高烈度地区宜用偏心支撑。预制墙板仅钢板支撑的上下端点与钢框架梁相连，其他各处与钢框架梁柱均不连接，并留有缝隙(北京京城大厦预留缝隙为25mm)。实际上是-种受力明确的钢支撑，由于钢支撑有外包混凝土，可不考虑其平面内和平面外的屈曲。

墙板仅承受水平剪力，不承担竖向荷载。由于墙板外包混凝土，相应地提高了结构的初始刚度，减小了水平位移。罕遇地震时混凝土开裂，侧向刚度减小，也起到了抗震耗能作用，同时钢板支撑仍能提供必要的承载力和侧向刚度。

3)钢板剪力墙墙板(图5.2.1-5)

钢板剪力墙墙板一般采用厚钢板，设防烈度7度及7度以上时需在钢板两侧焊接纵向及横向加劲肋(非抗震及6度时可不设)，以增强钢板的稳定性和刚度。钢板剪力墙的周边与框架梁、柱之间一般可采用高强螺栓连接。钢板剪力墙墙板承担沿框架梁、柱周边的剪力，不承担框架梁上的竖向荷载(可采用后连接)。

4)阻尼器及阻尼器支撑(图5.2.1-6、图5.2.1-7)

传统结构的抗震是以结构或构件的塑性变形来耗散地震能量的，而在结构中利用赘余构件设置阻尼器，赘余构件作为结构的分灾子系统，是耗散地震能量的主体，其在正常使

用极限状态下，不起作用或基本不起作用，但在大震时，则可以最大限度吸收地震能力，而赘余结构的破坏或损伤不影响或基本不影响主体结构的安全，从而起到了保护主体结构安全的作用。