钢结构住宅抗侧力体系试验探究和非线性研究

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1、钢结构住宅抗侧力体系试验探究和非线性研究　　摘要：本文主要介绍了钢结构中常用的框架－支撑结构体系，并且对偏心支撑、中心支撑、内藏钢板剪力撑以及钢板剪力墙等抗侧力构件进行相关论述，同时也对结构非线性分析理论做了相关的研究。关键词：钢结构；抗侧力；非线性中图分类号：TU291文献标识码：A1、引言钢结构具有独特的力学性能、施工速度快、抗震性能好以及环保节能这些优点，这就使高层以及超高层钢结构建筑在国内外的建筑领域拥有着独特的魅力。依据抗侧力结构的力学模型和受力特性，把常见的高层建筑钢结构可以分成四大

2、体系：筒体结构体系、框架结构体系、双重抗侧力体系、巨型框架体系。在这之中双重抗侧力体系在高层钢结构中应用是最多的。2、框架-支撑结构体系钢框架-7支撑体系它是在框架体系之中的部分框架柱之间设立竖向支撑，使用若干榀带竖向支撑的支撑框架。这个体系拥有着良好的抗震性能以及比较大的侧向刚度，这样的话就起到了支撑起剪力墙的作用，并且担负大部分水平侧力。在遇到地震的情况之下，一旦支撑系统被破坏，内力重分布则由框架来承担水平力，这就是所说的两道抗震防线。一般来说，这种体系的建筑比较适合高度大概是框架体系的2倍

3、，也可以用到30～40层的高层建筑之中。水平剪力主要是由腹杆而不是柱来承受的，腹杆轴力的水平分量担负着侧向剪力，如此则就相当于一个悬臂梁的性能，这种结构形式不管是从强度或者变形的角度来看的话，都是相当有效的。梁柱框架通常是铰接或者半刚接，它的侧向刚度则可以忽略不计，柱承受着通过墙、梁、楼板这些传来的竖向荷载，通常，这个体系它比纯框架结构使用的钢量较少，节点构造也比其他体系相对简单。采用支撑结构可以大大的增加结构它的整体刚度以及提高抗侧能力。由于建筑承受的侧向荷载可能是反向的，支撑轮换着承受压力以

4、及拉力，所以支撑常按照更加严格的受压情况来设计。3、抗侧力体系高层建筑侧向荷载这是结构设计的最为关键的因素，结构抗侧力性能也是结构整体性能比较重要的因素，抗侧力体系也是整个结构体系之中最重要的组成部分，在一定程度上决定着结构选型以及整体用钢量。双重抗侧力体系是由两道延性不同的分体系而组成的，具有两道抗震设防功能。当前被广泛使用到高层建筑结构之中。3.1中心支撑7中心支撑指的是斜杆同横梁及柱汇交汇于一点，或者2根斜杆同横梁汇交于一点，或者同柱汇交于一点，汇交时都没有偏心距。依据斜杆的不同布置，可以

5、分为十字交叉支撑、单斜杆支撑、K字形支撑，和V形支撑等等。框架-中心支撑体系也是最为常用的双重抗侧力体系之一。这类体系有较大抗侧刚度，这样的话就保证正常使用极限的状态要求，在通常遇到地震作用之下可以有效防止非结构构件被破坏，但是设计不当的框架-中心支撑结构在较大的地震中比较容易遭到破坏。地震之中当某一层钢支撑出现刚度、强度退化等情况，则就比较容易在该层产生软弱层，有时还会引起整体结构的倒塌。所以，在抗震区对于中心支撑应该谨慎使用。3.2、偏心支撑7偏心支撑框架这是近几年之内发展起来的一种支撑结构

6、的形式。它的主要特点是每一根支撑斜杆的两端，最少应该有一端同梁不在柱节点处而相连。支撑斜杆以及柱之间，或者斜杆同斜杆之间则形成了一个耗能梁段，使用耗能梁段的直接目的就是改变支撑斜杆与梁的先后屈服的顺序，在遇到等级较大的地震之时，一方面就可以通过耗能梁段的非弹性变形而进行耗能，而在另一方面可以使得耗能梁段的剪切屈服在先，保护支撑斜杆不屈曲或是屈曲在后，这样的话就会有效地保持同时也会相应地延长结构抗震能力的持续时间，同时达到节约钢材的目的。偏心支撑框架结合中心支撑框架的强度、刚度高以及普通抗弯框架的

7、延性、耗能性能好这些优点，通过耗能梁段的非弹性变形耗散进而大量输入结构的地震能量，它也是一种改进的新型抗侧力体系。3.3、内藏钢板支撑剪力墙内藏钢板支撑剪力墙这是用钢板最为基本支撑，外包钢筋混凝土墙板的预制构件。它只在支撑节点处同钢框架相连，混凝土墙板和框架梁柱之间则留下间隙，所以实际上依然是一种支撑。这种结构的支撑形式包括有人字形支撑、交叉支撑或者单斜杆支撑。7因无约束的内藏钢板支撑区段比较小，同时在约束区段外包的钢筋混凝土剪力墙则可以有效地约束内藏钢板支撑，同时相对于单纯的钢板支撑来说的话它

8、的刚度就会大量的增加，这样也会提高内藏支撑的抗屈曲能力，进而大大提高钢板支撑抵抗水平反复荷载作用的能力，所以就可以和钢框架协调工作，可以极大地改善结构体系的抗震性能。这样的话在等级较大的地震作用之下，结构变形就比较大，内藏钢板支撑剪力墙同四周框架梁柱间的空隙闭合，这时，钢筋混凝土剪力墙则就直接承担水平荷载作用，如此就能提高整体结构的极限承载的能力，对于保证结构的可以抵御较大的冲击力提供了一定的安全储备。所以，内藏钢板支撑剪力墙是综合钢框架支撑体系和钢筋混凝土剪力墙抗力体系的优点。3.4、钢板剪力