钢结构“支撑框架”与“框架-支撑”体系的比较及其优越性

设 计 ， 中 国抗 震 规 范 为基 础 ， 鉴 国外 标 准 、 以 借 规定
及 其 他 文献 ， 以必 要 的结 构 试 验 ， 果 表 明 ： 撑 辅 结 支 框 架 具 有足 够 的抗 震 承 载 能力 ， 在规 定 的 限高 范 围 内 ， 于 高烈度 区 的主厂 房是 安全 可靠 的 。 用 本 文 通 过对 “ 支撑 框 架 ” “ 架一 撑 ” 种 结 与 框 支 两
Ｖｏ ． Ｏ Ｎｏ ２ （ ｅ ． ． １ ） １４ ． Ｓ ｒ Ｎｏ ２ ９
由上述 比较 可知 ， 架一 撑结 构 的柱 比支 撑框 框 支 架 结构 的柱 制作 难度 大很 多 。 ２ １ ２ 梁 柱连 接节 点制 作 ．． 支撑 框架 结构 的梁 柱连 接通 常采 用梁端 连接 角 钢 与柱 使 用 高 强 度 螺 栓 连 接 的 方 式 ， 件 制 作 很 构
多 了 ４条焊缝 ， 加 了矫 正焊 接变 形 的难度 。 增 箱形 截 面柱 壁板 间 的连 接焊 缝 应 采 用坡 口全 熔 透 焊 缝 ， 隔
板 与 壁板 间 的连 接应 采 用 全 熔 透 对接 焊 缝 ， 接 量 焊 大 且质 量要 求 高 。
体 系 ， 采用 Ｈ 型截 面 ； 果 纵横 向均 为框 架 一 可 如 支撑 结构 ， 宜采 用 箱形 截 面或 十 字形 截 面 。框 架 一 则 支撑 结 构 Ｈ 型钢 柱 翼缘 与 腹板 的连接 焊缝 要 求 ： 柱 拼 在
关 键 词 ： 结 构 ； 撑 框 架 ； 架 一 撑 钢 支 框 支 中 图 分 类 号 ： Ｕ３ １ Ｔ ９ 文 献 标 志 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ ９５ ０ （ ０ ２ ０ — ０ ８０ １０ —３ ６ ２ １ ）２０ ０ —４
“ 支撑 框架 ” 系是 自 ２ 体 ０世 纪 ８ ０年代 中期 引进
美 国 ＡＥ公 司 电力 设 计 技 术 和 ９ ０年 代 学 习美 国萨 金． 伦迪 的钢 结构 设计 技术 以来 ， 我 国电力工 程设 被
体 系 的简称 ， 由竖 向桁架 组成 的结 构 ， 当于美 国 是 相
国家 标 准 ＡＮＳ ／ Ｓ ４ — ５ 钢 结 构 建 筑 抗 震 规 ＩＡＩ Ｃ ３ １０ 《 定 》 的“ 中 特殊 中心 支 撑 框 架 ” Ｓ Ｂ ， 国行 业 标 （ Ｃ Ｆ） 中 准 Ｃ Ｃ １０ ２０￣ Ｅ Ｓ ６ ：０ ４ 建筑 工程 抗 震性 态 设计 通 则 》 中 的“ 中心 支撑 框架 ” 。该 类结 构能 够满 足“ 小震不 坏 ” 和“ 大震 不倒 ” 的抗 震设 防要 求 ］ 。 “ 架一 撑 ” 系 是 由抗 弯 刚架 和 中心 支 撑 组 框 支 体 成 的 双 重 抗 侧 力 体 系 ， 被 列 入 Ｇ ０ １ － ２ ０ 已 ＢＳ ０ １ ０ １ － 《 筑抗 震设 计 规范 》 建 中。２种结 构 体 系的 特点 对 比
接 接 头 上下 各 １ ０ｍｍ 范 围 内 ， 框 架 梁 与 柱 刚性 ０ 在 连接 节 点 的梁翼 缘上 下各 ５ ０ｍｍ 的 范 围内 以及 横 ０
支 撑 框架 结 构 的柱 一般 均 采用 Ｈ 型截 面 ， 常 通
为焊接 Ｈ 型 钢 。 支撑 框 架结 构 的 Ｈ 型钢柱 翼缘 与 腹 板 的连 接 焊缝 要求 与 框架一 支撑 结 构相 近 ， 但一 般 不 设 横 向加劲 肋 。 由于是 工厂 加工 的开 放 式焊缝 ， 作 制
简单 。
的信 息 得 知 ， 与加 工框 架一 支撑 结 构 的箱 形 柱 、 架 框
节 点 的难 度相 比较 ， 按东 北 电力设 计 院 设 计 的 支撑
框架 结 构 图纸 加工 、 制作 简单 很 多 ， 工作 效 率显 著提
高 ， 质量容 易保 证 ， 工 厂非 常愿 意承接 这样 的加 且 加
从 表 ｌ的 比较 可 知 ， ２种 体 系 都 符 合 我 国建 筑 抗震 设计 规范 中规 定 的多 道设 防原 则 ； 由于框 架一 支 撑 体 系属 于双 重 抗 侧力 体 系 ， 比支撑 框 架 体 系 有更
强 的抗 震承 载能 力 ， 大 的适用 范 围 ， 更 同时在计 算 和 其 他 方 面也有 更 多 的要 求 ； 撑 框架 体 系 的抗 震 承 支 载能 力 和适 用范 围虽 然稍 逊 一 筹 ， 但却 是 可 供 选择 采用 的结构 体 系 。火 电厂 钢结 构主 厂房 虽然 属于 不
工任务 。
２ ２ 施工 安装 比较 ． 支撑框 架结 构 的现场 安装 基本 全部采 用 高强度
框 架一 撑 结 构 的 梁 柱连 接 为 避 免 接 头处 的现 支
场 焊缝 ， 通常 采 用短 悬 臂 梁段 与 柱 在 工厂 进 行 全焊
螺栓 连 接 ， 出现 焊 接 ， 不 只要 供 货 及 时 ， 作 质 量 合 制 格， 安装 进 度很 快 ， 会 遇 到任 何 困难 ， 试 点 工 程 不 本 的反馈 信息也 证 明了这 一点 。
２ １ 加工 制造 难度 比较 ． ２ １ １ 柱 截面 型式 的影 响 ．． 框 架 一 撑 结 构 的 柱 ， 果 仅 横 向 为 框 架一 撑 支 如 支
部 位 可采 用角 焊缝 。 架一 撑结 构 的 十字形 截 面是 框 支 由双 向 Ｈ 型 钢 组成 的 ， 作 相 当于 Ｈ 型 钢 ， 由于 制 但
的， 合理 的 ， 是安 全 的 ， 为 该体 系提 出 了 系列 完 也 并
整 的设计 方法 。
作 者 简 介 ： 学 东 （９ ５） 男 ， 级 工 程 师 ， 事 火 力发 电厂 结 构设 计 和研 究 工 作 。 秦 １ ７一 ， 高 从
・
８・
２１ ０ ２年 Ｏ ４月
吉 林 电 力
秦 学 东 ， 雨 宋 孙
（ 东北 电 力 设 计 院 ， 春 长 １０２ ） ３ ０ １
摘 要 ： 对 火 力 发 电厂 主 厂 房 钢 结 构 采 用 “ 架 一 撑 ” 系 存 在 制 造 安 装 困难 、 钢 量 大 等 缺 点 ， 绍 了 一 种 更 针 框 支 体 用 介 适 合 火 力 发 电 厂 主 厂房 钢结 构 采 用 的 “ 撑 框 架 ” 系 ， 着 重 介 绍 该 结 构 体 系 在 工 程 应 用 方 面 的 优 越 性 。通 过 对 支 体 并 “ 撑 框 架 ” 系与 “ 架一 撑 ” 系 进 行 对 比 ， 分 别 从 概 念 设 计 、 算 分 析 、 点 设 计 、 造 措 施 、 造 安 装 和 经 支 体 框 支 体 并 计 节 构 制 济 性 等 多 方 面进 行 论 证 比较 ， 明 了“ 撑 框 架 ” 系 具 有 制 造 简 单 、 工 省 时 、 量 可 靠 、 装 方 便 和 节 约 钢 材 等 阐 支 体 省 质 安 优势 ， 济效益显著 。 经
难 度不 大 。
・
向加 劲肋 与柱 翼 缘连 接处 ， 采用 全熔 透 焊缝 ， 应 其他
９・
２１ ０ ２年 ０ ４月
第４ Ｏ卷 第 ２期 （ 第 ２ ９期 ） 总 １
吉 林 电 力 Ｊｌ ｅ ｔｉ Ｐ ｗｅ ｉ ｎ Ｅｌｃ ｒｃ ｏ ｒ ｉ
Ａ ｐ ． ０１ ｒ ２ ２
Ｃｏ ｍｐａ ｉｏｎ Ｂｅ ｗｅ ｎ Ｓ ｅ ｌＳｔ ｕ ｔ ｅ Ｂｒ ｃ ｄ Ｆｒ ｍｅ Ｓｙ ｔ ｍ ｎ ｒｓ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｃ ｕｒ ａ ｅ ａ ｓ ｅ ａ ｄ Ｆｒ ｍｅ ｂｒ ｃ ｓ ｅ ａ ｄ ｉｓ Ａｄ ａ ｔ ｇ ａ — ａ ｅ Ｓｙ ｔ ｍ ｎ ｔ ｖ ｎ ａ ｅ
构 体 系 的对 比 ， 细介绍 “ 撑框 架 ” 系 的特点 。 详 支 体
规则 结 构 ， 在 高 烈度 区采 用 支撑 框 架体 系是 可 行 但
１ 结 构 体 系简 介
“ 支撑框 架 ” 系是“ 性 的铰接 中心支撑 框架 ” 体 延
收 稿 日期 ：０ １１ － ５ ２ １ － ２ １
螺栓 连接 。
框架 一 支撑 结 构 的 梁端 比支 撑 框 架 的梁 端 制 作
难 度要 大 ， 别是 对 于两个 方 向均为 刚接 的框架 ， 特 其 制 作难 度更 大 。
接 头 多 、 面大 、 求 全熔 透 ， 缝 质量 等 级 至 少 为 截 要 焊
二级 ； 此外 还有焊 接安 装定 位 的耳板 、 厚板 的预热 和
为 满 足 强 柱 弱 梁 要 求 ， 验 算 节 点 左 右 梁 端 和 上 下 应 柱 端 的 全 塑 性 承载 力 ， 控 制 框 架 柱 的 轴 压 比不 超 或
应 验 算 梁 端 连 接 、 撑 与 节 点 板 的 连 接 、 点 板 支 节 与 梁 柱 的 连 接 、 点 板 的 计 算 、 人 字 形 支 撑 不 节 在 平 衡 力 作 用 下 梁 的 验 算 等 ， 括 弹 性 计 算 和 弹 塑 包
性 验 算
计算 要 求
过 ０ ４ 应 验 算 节 点 域 的 屈 服 承 载 力 ； 字 形 和 Ｖ ．； 人
形 支 撑 组 合 的 内 力 设 计 值 应 乘 以增 大 系 数 １ ５ 验 ．； 算 梁 在 人 字形 支 撑 不 平 衡 力 作 用 下 的 强度 等
２ 结 构 体 系 对 比分 析
２１ ０ ２年 ０ ４月
吉 林 电 力
Ｊｌ ｅ ｔｉ ｏ ｒ ｉ ｎ ＥｌｃｒｃＰ ｗｅ ｉ
Ａ ｐ ． ０１ ｒ ２ ２
第 ４ Ｏ卷 第 ２期 （ 第 ２ ９ ） 总 １期
Ｖｏ１ ０ Ｎｏ． （ ｒ Ｎｏ． １９ ．４ ２ Ｓｅ ． ２ ）
钢 结 构 “ 撑 框 架 ’ 框 架一 支 ’ 与“ 支撑 ＂ 体 系 的 比较 及 其 优 越 性
２ １ ３ 支 撑节 点制 作 ．．
框 架一 支撑 结构 的现场 安装 ， 可避 免 的要 采用 不 焊 接 。首先是 柱 的拼接 必须 采用 全熔 透焊缝 。柱 的