多_高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响

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1、周学军,等:多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响周学军陈鲁曲慧(山东建筑工程学院济南250014)摘要高层钢结构的结构形式多种多样,其中以撑系框架最为常用。建立了典型的钢框架模型,通过计算支撑布置方式相同的6层和20层框架的顶点位移,考察竖向支撑对不同高度框架的承载能力和侧移刚度的影响,以及相同高度下,支撑方式不同对框架的承载能力和侧移刚度的影响。在此分析的基础上,探讨了高层钢结构支撑的布置形式对框架侧向刚度的影响规律。关键词支撑布置框架抗侧移刚度影响EFFECTSOF

2、LAYOUTOFBRACESFORMULTISTOREYANDHIGH2RISESTEELSTRUCTURESONLATERALSTIFFNESSOFFRAMESZhouXiejunChenLuQuHui(ShandongInstituteofArchitecturalEngineeringJinan250014)ABSTRACTThebracedsystemismostfrequentlyusedforvarioustypesofhigh2risesteelstructures1Atypicalmodelofsteelfram

3、esissetup1Throughcalculatingtopdisplacementsofa62storeyedframeanda202storeyedframewithidenticalbracelayout,itisexaminedthattheeffectsofverticalbracesonthebearingcapacityandlateralstiffnessoftheframeswithdifferentheights,andtheeffectsofthedifferentbraceformsonthebeari

4、ngcapacityandlateralstiffnessoftheframeswithidenticalheights1Andonthebasisofwhichtheinfluencinglawofthebracelayoutformsforhigh2risesteelstructureonlateralstiffnessoftheframesisalsoexplored1KEYWORDSbracelayoutlateralstiffnessofframesinfluence高层钢结构常用的结构形式有:半刚接框架、刚的布置形式

5、。本文通过对不同支撑布置形式的钢框接框架、撑系框架、交错桁架体系、偏心支撑体系、撑架在侧向荷载作用下的变形过程进行有限元分析,系框架与刚接框架相互作用体系、外伸带状桁架体从而探讨支撑的布置形式对钢框架侧向刚度的影响系、框筒体系、桁架筒体及束筒等。规律。由于框架结构体系不设柱间竖向支撑,因此建筑平面设计有较大的灵活性,并可采用较大的柱距1计算模型和提供较大的使用空间。为提高框架结构的承载能为了使本文的研究工作更具普遍性,作者设计力和侧向刚度,避免过多地加大梁柱截面而增加相了两类共24种模型。应的用钢量,常在框架中布置竖向支撑,使结

6、构在承111多层框架模型(模型1)受水平风荷载、地震荷载时,框架有两道受力防线,采用计算模型为6跨6层钢框架。框架尺寸、即:第一道防线是竖向支撑,第二道防线是框架。由梁柱截面、荷载作用形式如图1。水平荷载10kN。此可见,竖向支撑的布置方式尤为重要,因此,布置支撑采用<89×3的无缝钢管。本模型设计了12种时在构造上及内力传递方面应保持连续性和基本一支撑布置形式,每种模型的支撑用钢量均相同。支致性。撑布置形式如图2。研究表明,由于梁柱弯曲引起变位,使得侧移过112高层框架模型(模型2)大,刚接框架体系对高于30层的建筑物效果不好

7、。采用计算模型为6跨20层钢框架。框架尺寸、撑系框架试图以有效地消除梁柱弯曲的方法来改进第一作者:周学军男1965年9月出生博士教授刚接框架的效能,一种行之有效的方法是改变支撑收稿日期:2003-02-10SteelConstruction12003(4),Vol118,No16651结构分析与计算梁柱截面、荷载作用形式如图3。水平荷载100kN。支撑采用<89×3的无缝钢管。本模型设计了12种支撑布置形式,每种模型的支撑用钢量均相同。支撑布置形式类同图2,只是层数不同。2计算结果采用有限元分析程序ANSYS517进行分析,梁柱

8、采用Beam188单元,支撑采用Link1单元。各种支撑布置形式下的框架结构抗侧移刚度计算结果见a-框架示意;b-梁柱截面表1。图1计算模型1图2支撑布置形式表1各种支撑布置形式下框架结构的抗侧移刚度-4-1)框架顶点位移/10m抗侧移刚度/(MN·m支撑布置模