支撑形式和布置对钢结构侧移及内力影响的研究

• 作 者: 张浩
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 中心支撑 偏心支撑 钢结构框架 地震波 时程分析

钢框架支撑结构是近些年来在国内外钢结构中应用较为广泛的一种结构形式。框架支撑体系借助支撑来承受水平力,并为结构提供侧向刚度。这种结构在水平荷载下,通过刚性楼板或弹性楼板的变形协调与刚接框架共同工作,形成双重抗侧力结构体系。在多、高层钢结构中,可以采用多种支撑形式,常见的有中心支撑、偏心支撑,每种形式的支撑又可以有多种不同的布置方式。当支撑的布置方式改变后,将会导致结构抗侧刚度和内力的相应改变,而不同的侧向刚度使得结构承受的地震作用的大小也不同。因此,选择何种支撑和支撑布置方式,能最有效地保证钢框架结构的抗侧移刚度和内力满足结构安全的要求,是值得探讨的一个问题。本文采用时程分析法和振型分解反应谱法,运用有限元软件ANSYS,针对中心支撑和偏心支撑两种结构体系,研究了在EL-centro和Taft地震波以及人工波作用下,支撑位置的变化对钢结构体系侧移和杆件内力的影响。具体内容如下：(1)建立了有限元模型,对不同支撑位置、不同形式的模型进行了模态分析,对比分析了4种模型的动力特性。(2)利用结构分析软件分别对建立的中心支撑框架模型和偏心支撑框架模型进行了多遇、罕遇地震波作用下的时程分析和反应谱分析,对比分析了当支撑的位置变化后,结构的位移和内力的变化。通过计算结果的分析,发现框架支撑结构的支撑由边跨转移到中间跨后,结构的侧移和内力都发生了不同程度的变化,尤其是对柱子的轴力影响最大。支撑布置在中间跨时柱子的轴力比布置在边跨时有很大的减小。因此,建议在满足结构使用功能的前提下,支撑应优先考虑布置在结构的中跨位置。