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支撑形式有中心支撑、偏心支撑和嵌人式钢板及其他消能支撑。当用一般的偏心支撑满足不了结构的抗侧要求时,可用嵌入式钢板等其他消能支撑,
1、中心支撑
中心支撑的每个节点处,各杆件的轴心线要交汇于一点,中心支撑根据斜杆的不同布置,可形成十字交叉斜杆、单斜杆、人字形斜杆、K形斜杆,以及 V形斜杆等支撑类型。见图 4.3-2。
2、偏心支撑
所谓偏心支撑是指在构造上使支撑轴线偏离梁和柱轴线的支撑。一般在框架中支撑斜杆的两端,应至少有一端与梁相交(不在柱节点处),另一端交在梁与柱交点处,或偏离梁柱一段长度与另一根梁连接,在支撑斜杆杆端与柱之间构成一耗能梁段叫偏心支撑。见图 4.3-3。
3、钢板剪力墙
钢板剪力墙采用钢板或带加劲肋的钢板制成,一般需采用厚钢板,见图4.3-4。抗震设防烈度为7度或者7度以上的抗震建筑需在钢板的两侧焊接纵向或横向加劲肋,以增强钢板的稳定性和刚度。水平加劲肋和竖向加劲肋分别焊于墙板的正面和反面沿其高度或宽度的三分点处。
钢板剪力墙和框架共同工作时有很大的侧向刚度,而且重量轻、安装方便,但用钢量较大,一般用于40层左右抗震设防烈度小于等于8度的高层建筑。对非抗震的钢板剪力墙,当有充分根据时,可考虑其材料屈曲后的强度,但应使钢板的张力能传递给楼板梁和柱。
三、 框架-核心筒体系
1、受力特点
框架核心筒体系是结合建筑使用要求形成的,是以核心筒作为主要的抗侧结构体系常用于办公建筑。建筑使用核心筒作为电梯间和楼梯间等公用设施服务区,并在沿核心筒外侧周边形成办公区,结构上也相应地布置一圈外框架。这种核心简具有较大的侧向刚度,核心简与外框架的组合则构成框架-核心简结构体系。在这一体系中,核心筒是主要的抗侧力结构,框架-核心筒体系也是双重抗侧力结构的结构体系。框架核心筒结构示意图见图4.3-5。
2、工程实例
武汉中心总建筑面积34万m,地上88层,地下4层,高438m,平面尺寸为52.6mX52.6m,整个结构采用“稀柱框架-核心筒-伸臂桁架体系”,见图4.3-6。
天津于家堡03-08,地块建筑面积21万m,地上62层,地下4层,高297m,平面尺寸为5lmx51m,整个结构采用“巨型框架-核心筒-伸臂桁架体系”,见图 4.3-7。
2、支撑框筒结构
(1)受力特点
为了给使用者提供无遮挡的开阔视野和明朗的外观,要求建筑周边采用较大的柱距和较浅的框架梁,即“稀柱浅梁”外框。但此种结构体系剪力滞后效应明显,不能形成筒体的空间作用,结构的抗侧效率很低。为此,通过在“稀柱浅梁”的各个立面上设置大型交叉支撑,各个平面的支撑斜杆在框筒转角处与角柱相交于一点,确保了支撑传力路线的连续,从而使结构形成了一个整体受力且空间作用良好的悬臂结构,此结构体系被称之为支撑框筒。支撑框简结构示意图见图 4.3-10。
(2).工程实例
图4.3-11为1970年美国芝加哥建成的JohnHancock Center,100层,332m,它是一幢集办公、公寓和酒店为一体的多功能建筑。考虑上部公寓的进深不能太大,因此整个建筑体形采用了下大上小的四棱台体。底层平面尺寸为79.9mX46.9m,顶层平面尺寸为48.6mx30.4m,底层最大柱距达到13.2m,远大于框简结构要求的4.5m。
五、 束简结构
(1).受力特点
两个或两个以上的框筒紧靠在一起成“束”状排列,称为束筒。与框筒相比,束筒的腹板框架数量要多,也就使得翼缘框架与腹板框架相交的角柱增多,这样就大大减小了简体剪力滞后效应。
因此東筒结构与框简结构相比,具有更大的刚度,且可以组成较复杂的建筑平面形状,特别是针对外框筒边长过大,或平面狭长采用束简更为有效。
(2).工程实例最著名的束筒结构为芝加哥Wills大厦,见图4.3-14,高443m,共110层,是世界上最高的钢结构建筑。底层平面尺寸为68.6mX68.6m,50层以下为9个框筒,51~66层为7个框筒,67~91层为5个框筒,91层以上为2个框,并在35层、66层和90层沿框架外周各设置一道环形桁架,用以提高结构的整体性和抗侧刚度。通过采用束筒的结构形式,整个结构的抗侧效率从61%提高到了78%。
(本章完)
往期精选内容:
29、(待续)
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16、钢结构中,镀锌的抗滑移系数如何取值?以及如何局部不镀锌相关做法。
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编辑:泓漫本尊(国家一级注册结构工程师,聚焦建筑行业多年。会点结构,懂点艺术。最大的愿望,就是国家富强,人民安居乐业!)
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