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1、5.5.1 支撑的种类5.5 框架支撑结构分析简介一、中心支撑十字交叉杆单斜杆K形斜杆人字形斜杆V形斜杆具有较大的侧向刚度；但反复荷载作用下对结构产生较大的冲击力建筑结构设计建筑结构设计课件课件20102010版版东南大学邱洪兴东南大学邱洪兴1高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架剪力墙分析5.5 框架支撑分析框架支撑分析二、偏心支撑(a)单斜杆式(b)V字形(c)门架式(d)人字形eeee利用耗能段的塑性变形耗能以保证支撑斜杆不屈服或屈服在后2高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.
2、4 框架剪力墙分析5.5 框架支撑分析框架支撑分析5.5.2 桁架受力性能桁架受力性能5.5.2 单榀竖向桁架的受力性能一、内力分布特性B=h1111hhhhH0136-6-10-1-3-1-2-3-441010(a)杆件内力(b)剪力分布(c)弯矩分布12341h3h6h10h横杆（横梁）起传递水平力作横杆（横梁）起传递水平力作用，其值与支撑类型有关，对于用，其值与支撑类型有关，对于单斜杆与楼层剪力成正比；单斜杆与楼层剪力成正比；斜杆：承受水平剪力，其值与斜杆：承受水平剪力，其值与楼层剪力成正比；起着使弦杆协楼层剪力成正比；起着使弦杆协同工作的作用同工作的作用;弦杆承担力矩，其值与楼层倾弦杆
3、承担力矩，其值与楼层倾覆力矩成正比。覆力矩成正比。3二、侧移曲线特性B=hhhhhH弦杆弦杆z弦杆累加（求和）刚好等于桁架高度。将桁弦杆累加（求和）刚好等于桁架高度。将桁架沿高度连续化，任意架沿高度连续化，任意y高度弦杆的轴力可近似高度弦杆的轴力可近似表示为：表示为：NP(y)=MP(y)/B对于侧向均布荷载，对于侧向均布荷载，MP(y)q(H-y)2/2z高度作用一单位水平荷载，高度作用一单位水平荷载，y(yz)高度弦杆高度弦杆轴轴力可近似表示力可近似表示为为N1(y)(z-y)/B假定各弦杆面积假定各弦杆面积c相等。则由弦杆轴向变形引起的侧移相等。则由弦杆轴向变形引起的侧移(5.5.1a)
4、4(5.5.1a)(5.2.1b)高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架剪力墙分析5.5 框架支撑分析框架支撑分析5.5.2 桁架受力性能桁架受力性能几何参数几何参数AcB2相当于竖向悬臂构件的相当于竖向悬臂构件的I；可以推断由弦杆轴向；可以推断由弦杆轴向变形引起的侧移呈弯曲型。变形引起的侧移呈弯曲型。取取z=H，得到由弦杆轴向变形引起的桁架顶点位移，得到由弦杆轴向变形引起的桁架顶点位移(5.5.1b)5高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架剪力墙分析5.5 框架支撑分析框架支撑分析
5、5.5.2 桁架受力性能桁架受力性能腹杆腹杆任意任意y高度横杆和斜杆轴力都与水平荷载产生的剪力成正比。对高度横杆和斜杆轴力都与水平荷载产生的剪力成正比。对于单斜杆支撑，横杆轴力近似等于于单斜杆支撑，横杆轴力近似等于V、斜杆轴力近似等于、斜杆轴力近似等于V/cos 。横杆累加长度等于横杆累加长度等于BH/h；斜杆长度累加等于；斜杆长度累加等于H/cos。(5.5.2a)(5.2.2b)可以推断由腹杆轴向变形引起的侧移呈剪切型。可以推断由腹杆轴向变形引起的侧移呈剪切型。6假定B=h，则H/B=层数n；取Ac=Ah=Ad。 当层数达到时，弦杆轴向变形在支撑桁架的侧移中占到当层数达到时，弦杆轴向变形在
6、支撑桁架的侧移中占到90；侧移曲线呈弯曲型。侧移曲线呈弯曲型。7三、讨论：不同结构形式的侧移曲线特性比较竖向悬臂构件竖向悬臂构件(剪力墙剪力墙)由弯曲变形引起的侧移呈由弯曲变形引起的侧移呈“弯曲型弯曲型”由剪切变形引起的侧移呈由剪切变形引起的侧移呈“剪切型剪切型”当高宽比当高宽比(H/B)4时时，总总体体侧侧移呈弯曲型移呈弯曲型框架结构框架结构由梁柱弯曲变形引起的侧移呈由梁柱弯曲变形引起的侧移呈“剪切型剪切型”由柱轴向变形引起的侧移呈由柱轴向变形引起的侧移呈“弯曲型弯曲型”当高宽比当高宽比(H/B)4时时，总总体体侧侧移呈移呈“剪切型剪切型”桁架结构桁架结构由弦杆轴向弯曲变形引起的侧移呈由弦杆
7、轴向弯曲变形引起的侧移呈“弯曲型弯曲型”由腹杆轴向变形引起的侧移呈由腹杆轴向变形引起的侧移呈“剪切型剪切型”当高宽比当高宽比(H/B) 4时时，总总体体侧侧移呈移呈“弯曲型弯曲型”为什么？为什么？8(b)弯曲变形(a)轴向变形(c)剪切变形(d)扭转变形截面变形种类截面变形种类应变有两种：正应变和剪应变；截面的变形有四种：轴向变形、应变有两种：正应变和剪应变；截面的变形有四种：轴向变形、弯曲变形、剪切变形和扭转变形弯曲变形、剪切变形和扭转变形 。(a)桁架弦杆变形(b) 桁架腹杆变形(c) 刚架梁柱弯曲变形(d) 刚架柱轴向变形 杆件变形种类杆件变形种类9高层结构5.1 体系与布置5.5.1
8、支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架剪力墙分析5.5 框架支撑分析框架支撑分析5.5.2 桁架受力性能5.5.3 结构分析方法结构分析方法5.5.3 框架支撑结构的分析方法综 合 支 撑综 合 框 架综 合 连 杆p框架支撑结构分析模型令令ai为第为第i根支撑柱到支撑桁架柱截根支撑柱到支撑桁架柱截面形心轴的距离，则双柱支撑桁架有面形心轴的距离，则双柱支撑桁架有a1=a2=B/2。于是支撑桁架的等效抗弯。于是支撑桁架的等效抗弯刚度可以表示为：刚度可以表示为：EIeq=EAcB2/2=E(Ac1a21+ Ac2a22)考虑腹杆变形的影响后，对于由多考虑腹杆变形的影响后，对于由多榀支撑桁架组成的综合支撑，其等效榀支撑桁架组成的综合支撑，其等效惯性矩惯性矩Ieq (5.5.3)10