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海外工程十五年之八十二——美标钢结构抗震(25)

5.4什么是特殊板剪力墙?

特殊板剪力墙(SPSW)是一种结构体系,其竖向构件由薄钢板墙加强的钢框架组成。结构的非弹性变形是通过钢板腹板中的斜拉场作用产生的。该系统的设计和构造要求见AISC 34117节。

5-3展示了一个典型的SPSW。如图所示,构成剪力墙框架的柱和梁分别称为垂直边界单元和水平边界单元。这些构件用于在面板之间分配板张力,抵抗板板系统周边的板张力,抵抗墙边缘发生的集中倾覆力,并为墙提供平面外稳定性。AISC 341要求水平边界元素与垂直边界元素的连接构造必须符合完全约束力矩连接的要求,尽管OMF力矩连接是允许的,因为系统位移是有限的,并且预期的节点旋转也只是适度的。板与边界元相连,焊缝能够提高板的强度。

          

                 

5-3 特殊板剪力墙

SPSW具有很高的延性,可以为建筑提供一个有吸引力的设计解决方案,在这些建筑中,在电梯、楼梯井和公用事业管道的服务核心周围设置结构墙可以提供足够的抗震能力。薄薄的墙面使得在建筑中隐藏这些结构元素相对简单。然而,与支撑框架一样,剪力墙在地基上产生很大的倾覆力。此外,该系统所需的大量现场焊接可能导致相对较高的施工成本。

5.5什么是普通同心支撑框架?

普通中心支撑框架(OCBF)是一种类似于SCBF的支撑框架体系,但其构造设计标准不太严格,对允许结构的限制较少。除了图5-1所示的框架结构外,OCBF还可以配置K型支撑,如图5-4所示。


5-4 K型支撑框架结构(仅适用于OCBF

K型支撑结构可能具有不良的非弹性行为特征,因为一旦一个楼层中的一个支撑在受压时屈曲,其余支撑将对柱施加很大的不平衡荷载,这可能导致柱在中间高度屈服并可能发生屈曲。

OCBF的设计和构造要求见AISC34114章。这些相对简单,包括对支撑容许长细比的限制,以及要求设计连接件以支撑的轴向强度,或与包含由Ωo系数放大的地震力的荷载组合相关的力。此外,在V型、倒V型和K型结构中,支撑顶点处的梁和柱的设计必须满足受压支撑屈曲和拉伸支撑屈服后预期的不平衡力。此外,在V型、倒V型和K型结构中,不能依靠支架来支撑恒载或活载。

由于放宽了构造设计标准,OCBFSCBF更经济。然而,它们在设计或更高强度的振动中比SCBF更有可能遭受严重损坏。因此,建筑规范为该系统指定了相对较低的R值,同时也限制了其在DEF类抗震设计中的使用。该系统在更高抗震设计类别中的一个允许用途是隔震结构。该规范允许在此类结构中使用,因为隔离器的存在应能有效地保护单反相机免受严重过载和损坏。


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