第5章钢框架–支撑和框架–剪力墙

5.1什么是特殊的同心支撑框架？

特殊同心支撑框架（SCBF）是一种支撑框架系统，其中SLRS的垂直构件由垂直桁架组成，由符合AISC341第1部分第13节的配置和详细要求以及第1部分第3节至第8节的一般要求的柱、梁和支撑组成，AISC341的规定。这些系统预计主要通过延性拉伸屈服和支撑的压缩屈曲来适应非弹性变形。

SCBF的体型如图5-1所示，包括对角线在跨间以单对角线模式排列的框架、以X-模式布置在跨间的框架、以V形或倒V模式布置对角线的框架，以及这些模式在不同间隔中的组合，此结构系统中不允许仅受拉支撑。

图5-1 典型的SCBF布置

无论选择何种配置，柱、支撑和梁的作用线必须同心。此外，在框架的任何单行线内，至少30%但不超过70%的框架在任何水平上所抵抗的总侧向力必须通过受拉支撑来抵抗，除非这些支撑的抗压强度足以抵抗由Ωo系数放大的所需抗震设计力，与其他荷载组合。这是因为支撑件在屈曲时容易迅速失去强度，如果过多的支撑件定向，使其同时抵抗抗压应力，这些支撑件的屈曲可能会导致结构不可接受的强度损失，并发展为不稳定。

除了对支撑允许模式的限制外，AISC341还对构件的截面类别、相对于构件强度的连接强度以及某些构件相对于其他构件的强度进行了限制。连接的设计必须能够抵抗连接支撑构件的预期拉力强度或系统可传递给连接件的最大力中较小的一个。这个极限可以通过使用预期材料特性的非线性分析来确定。此外，除非连接具有抵抗屈曲平面内支撑件弯曲强度的强度，否则必须配置支撑连接件，以适应支撑件符合屈曲形状的端部旋转。这一要求通常通过允许角撑板形成弯曲屈服线来满足。最后，这些系统中的支撑和柱必须满足AISC 341第1部分第8节规定的特殊截面类型，V型和倒V型支架顶点处的梁必须设计为能够承受任何一个支撑屈曲产生的不平衡力，除非框架为“拉链”布置。更多内容见第5.6节。

SCBF通常比建筑规范中指定为“特殊”的其他系统更经济。它们结合了固有刚度和相对较高的R值，以提供轻型框架解决方案。这些系统的细节设计简单明了，易于制造。然而，许多建筑师和建筑业主发现支架在外观和限制他们的设计是令人讨厌的。此外，在较高的结构中，支撑框架会对基础施加较大的倾覆力和剪力，这可能会导致框架下方出现较大基础。