浅谈高层钢结构的偏心支撑

一、偏心支撑框架的类型和耗能梁段的构成

高层钢结构的偏心支撑框架在地震区中得到较多的应用。在支撑框架中对支撑斜杆与梁进行偏心连接的设计意图，是要构成耗能梁段。因此，高层钢结构的偏心支撑框架中每一根支撑斜杆的两端，至少有一端与梁相交，另一端可以在梁与柱交点处进行连接或偏离另一根支撑斜杆一段长度与梁连接，并在支撑斜杆端与柱子之间构成一耗能梁段或在两根支撑斜杆的杆端之间构成一耗能梁段。下图是偏心支撑框架的类型和耗能梁段的构成。

在偏心支撑框架的顶层可不构成耗能梁段，因为符合承载力要求的支撑斜杆不会屈曲，而且顶层的地震剪力也较小。

支撑斜杆可以采用焊接H型钢或轧制H型钢。对高层钢结构的偏心支撑框架作内力分析时，支撑斜杆可以假定为两端铰接的图形，但在构造上则应形成刚接与耗能梁段及柱子相连。

二、采用偏心支撑和构成耗能梁段的目的

中心支撑在水平地震作用下的主要缺点，是在重复屈曲后承载力急剧下降，这在强余震下对结构是很不利的。采用偏心支撑的主要目的是改变支撑斜杆与梁的先后屈服顺序，即在罕遇地震时，一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行耗能，另一方面使耗能梁段的剪切屈服在先，从而保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。

三、实现耗能梁段保护支撑不屈曲的思路

实现耗能梁段保护支撑不屈曲的要求，可以从两方面调整这两种构件的承载力。

1、为实现耗能梁段先行剪切屈服，要适当控制梁段的长度，且使耗能梁段的受弯承载力略大于受剪承载力，即设计成剪切屈服型，而且由腹板承担剪力，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。此外，为使塑性铰出现在框架梁上而不是在柱上，可以将柱的设计内力适当增大，这是因为强柱弱梁的设计原则同样适用于偏心支撑框架，而且对应耗能梁段的承载力，也应增大柱子的内力设计值。