【点评】:在框架一支撑结构中,中心支撑框架在小震作用下具有较大的侧向刚度,对减小结构的水平位移和改善结构的内力分布是有效的,但在大震作用下,中心支撑易受压屈曲失稳,造成支撑的刚度和受压承载力急剧降低,这对结构是很不利的。
偏心支撑框架在小震作用下,即在弹性阶段具有与中心支撑框架相接近的侧向刚度;在大震作用下,即在弹塑性阶段具有与纯框架结构相当的延性和消能能力,但构造相对复杂。
所以,《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第8.1.6条第一款规定,对于不超过12层的钢结构,即地震作用相对较小的钢结构宜采用中心支撑,有条件时也可采用偏心支撑等消能支撑。超过12层的钢结构宜采用偏心支撑框架。采用偏心支撑框架时,顶层因地震作用小,可采用中心支撑。
偏心支撑框架结构是一种良好的抗震结构体系。偏心支撑框架中,每一根支撑斜杆的两端,至少有一端偏离梁柱节点,而直接与梁相连,另一端与梁柱节点连接,或偏离另一支撑斜杆与梁的连接点而与梁连接,并在支撑斜杆同梁的连接点与梁柱节点之间或两根支撑斜杆与梁的连接点之间构成消能梁段。
偏心支撑框架的设计原则是强柱、强支撑和弱消能梁段。在大震时消能梁段屈服形成塑性铰,且具有稳定的滞回性能,即使消能梁段进入应变硬化阶段,支撑斜杆、柱和其余梁段仍保持弹性。因此,每根支撑斜杆只能在一端与消能梁段连接,若两端均与消能梁段相连,则可能一端的消能梁段屈服,而另一端的消能梁段不屈服,致使该消能梁段未起到消能作用,从而导致偏心支撑框架的承载力和消能能力降低。
为了实现强支撑,《抗震规范》第8.2.3条第4款规定,偏心支撑斜杆的轴力设计值,应取与支撑斜杆相连接的消能梁段达到受剪承载力时支撑斜杆轴力与增大系数的乘积。增大系数值在8度及8度以下时不应小于1.4,9度时不应小于1.5。
由此可见,如图的四种偏心支撑类型中,单斜杆式偏心支撑,由于支撑斜杆的两端均与消能梁段相连,故不宜采用,因此选项B是本题的正确答案,选项A、C、D均不是本题的正确答案。
图4-22-1(b)中的单斜杆偏心支撑斜杆的下端可改为直接与梁栓节点相连,可避免使支撑斜杆两端与消能梁段相连,从而改善这种偏心支撑框架的抗震性能。
近年来有资料指出,偏心支撑框架结构中,消能梁段直接与栓相连的连接节点在地震时很容易破坏,所以建议,当采用偏心支撑框架时,宜优先采用如图(a)中的门架式偏心支撑。