钢结构框架柱和支撑

一、钢结构框架柱

对于一般的钢结构框架类建筑，比较合理的钢柱截面形式有矩型(或内灌混凝土)、圆型(或内灌混凝土)、十字型和 H 型。柱截面的选择应注意以下几个事项:

1、对于以承受轴力为主的柱，首选截面是圆型，由于圆形截面的径厚比控制值较宽松，截面更开展，若考虑灌注混凝土承载力将有比较大的提升;

2、对于轴力和弯矩共同控制的柱，其首选截面是矩形，主要考虑矩形截面较开展，有效截面两正交向均远离中和轴。

3、在低、多层框架类结构(尤其是框架支撑结构体系)中，H型钢作为柱可为首选 (截面利用率高、节点易于处理)，考虑到弱轴方向的稳定性能较差，应选择宽翼缘截面。

另外一种情况也可选择H型钢截面，即在钢框架+混凝土核心筒结构中，筒体周边的框架柱除角柱外，可采用H型钢截面宜将柱截面强轴方向布置在外围筒体平面内，见下图。

4、钢柱的轴压比一般控制在 0.7 以下，长细比在满足抗震构造的基础上，合理的范围在(60~80)εk。

二、支撑

普通支撑分为刚性支撑和柔性支撑两种。

对于低层建筑，或地震作用组合不控制设计的多层建筑，可考虑采用柔性支撑结构，柔性支撑可采用张紧的花篮螺丝，按只拉不压构件计算。考虑建筑使用效果，刚性支撑一般采用 H型钢截面、矩形管截面以及圆形截面，按受压构件设计。

普通支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。

在地震或风的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化。当支撑由压曲状态逐渐变至受拉状态时，支撑的内力以及刚度接近为零。因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差。

为解决普通支撑受压屈曲以及滞回性能差的问题，在支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束支撑。

屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，因而，屈曲约束支撑的滞回性能优良 (参见图1)。

屈曲约束支撑一方面可以避免普通支撑拉压承载力差异显著的缺陷，另一方面具有金属阻尼器的耗能能力，可以在结构中充当“保险丝”，使得主体结构基本处于弹性范围内。因此，屈曲约束支撑的应用，可以全面提高传统的支撑框架在中震和大震下的抗震性能。

常见的屈曲约束支撑包括两种类型一灌浆型和纯钢型 (图 2，灌浆型指约束材料为混凝土材料，而纯钢型则指整个产品仅使用钢材的情况，灌浆型产品为早期产品，在各国使用较为广泛，而纯钢型则相对发展较晚，但目前由于其自身优势明显，已开始在各国大面积使用。