第五节 偏 心 支 撑

第6.5.1条

偏心支撑框架的每根支撑,至少应有一端交在梁上,而不是交在梁与柱的交点或相对方向的另一支撑节点上。这样,在支撑与柱之间或支撑与支撑之间,有一段梁,称为耗能梁段。耗能梁段是偏心支撑框架的”r;保险丝”,在大震作用下通过耗能梁段的非弹性变形耗能,而支撑不屈曲。因此,每根支撑至少一端必须与耗能梁段连接。

 

第6.5.2~6.5.3条

美国加州规范规定,梁的抗剪承载力取为梁截面高度,为腹板厚度。本条文中与我国现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ 17)一致。

耗能梁段的折减抗弯承载力,即式(6.5.2-3),考虑了轴力对抗弯承载力的降低,此式取自美国加州规范,比我国现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ 17)的规定少了1.15,偏于安全。当耗能梁段的轴力较大时,对非弹性变形有影响。以往并没有做过较大轴力试验,建议在设置耗能梁段时应尽量避免。

当存在轴力时,腹板的折减塑性受剪承载力可按下式计算:
 

 

式中

为梁段的轴力;为梁的轴向屈服承载力,但该式缺少试验根据,且第6.5.4条规定,净长的梁段,轴力由翼缘承担,故该式未列入条文。

 

第6.5.4条

净长,的耗能梁段为短梁段,其非弹性变形主要为剪切变形,属剪切屈服型;净长的为长梁段,其非弹性变形主要为弯曲变形,属弯曲屈服型。试验研究表明,剪切屈服型耗能梁段对偏心支撑框架抵抗大震特别有利。一方面,能使其弹性刚度与中心支撑框架接近;另一方面,其耗能能力和滞回性能优于弯曲屈服型。耗能梁段净长最好不超过,不过梁段越短,塑性变形越大,有可能导致过早的塑性破坏。弯曲屈服型耗能梁段不宜用于支撑与柱之间的原因,是目前还没有合适的节点连接。本规程图 8.7.3-1 的节点适用于短梁段,同样的节点连接用于长梁段时,性能很差,非弹性变形还没有充分发展,即在翼缘连接处出现裂缝。

 

第6.5.5条

耗能梁段的强度设计,包括腹板和翼缘的抗力。腹板承担剪力,设计剪力不超过受剪承载力的80%,使其在多遇地震下保持弹性。可以认为,净长的耗能梁段,腹板完全用来抗剪,轴力和弯矩只能由翼缘承担。而净长,的梁段,腹板和翼缘共同抵抗轴力和弯矩。

 

第6.5.6条

偏心支撑框架的设计意图是提供耗能梁段,当地震作用足够大时,耗能梁段屈服,而支撑不屈曲。能否实现这一意图,取决于支撑的承载力。支撑的设计抗轴压能力,至少应为耗能梁段达屈服强度时支撑轴力的1.6倍,才能保证梁段进入非弹性变形而支撑不屈曲。若偏心支撑为人字形或V形支撑,则不应按第6.4.6条的规定再乘增大系数1.5。设置适当的加劲肋后,耗能梁段的极限受剪承载力超过为设计受剪承载力的1.63倍,故系数1.6为最小系数。建议具体设计时,支撑截面适当取大一些。

 

第6.5.7条

强柱弱梁的设计原则同样适用于偏心支撑框架。考虑到梁钢材的屈服强度可能会提高,为了使塑性铰出现在梁而不是柱中,可将柱的设计内力适当提高。但本条文的要求并不保证底层的柱脚不出现塑性铰,当水平位移足够大时,作为固定端的底层柱脚有可能屈服。

 

第6.5.8条

试验表明,焊在耗能梁段上的贴板并不能充分发挥作用。若在腹板上开洞,将使耗能梁段的性能复杂化,使偏心支撑的性能不好预测。梁段板件宽厚比的要求,比一般框架梁的要高些。

 

第6.5.9条

高层钢结构顶层的支撑与层上的耗能梁段连接,即使顶层不设耗能梁段,满足强度要求的支撑仍不会屈曲,而且顶层的地震力较小。