高层钢结构的中心支撑类型

带有中心支撑的钢框架是高层钢结构的主要结构形式之一。中心支撑体系包括单斜杆支撑、交叉支撑、人字形或V形支撑、K形支撑。单斜杆支撑应在高层钢结构中相向对称布置，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能超过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，层向变位小，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较常应用。K形支撑的交点位于柱上，在地震作用下，因受拉斜撑屈服或受压斜撑屈曲引起的侧向变形，易使钢柱首先出现破坏，所以在地震区很少采用。

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叉节点的一侧发展，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，对抗震结构不能采用。兼承拉、压的支撑，通过受压屈曲和受拉屈服来耗散能量，从而构成比较复杂的滞回性能。当支撑杆在压力下屈曲时，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，其承载力下降幅度较大，只有原来的40%左右，在设计时应特别注意。这种支撑存在两个问题，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。为解决这些问题，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会弯折。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。