顶部任意加一水平力V，计算各个层间的相对位移△/h，将层间的相对位移△/h与层间位移限值V/(3.6fy∑Ai)，满足即为强支撑。STAAD中可用 print story drift能输出各荷载工况下的层间位移比，Ai为柱载面积。
在同一刚隔片覆盖范围内的对角支撑的总面积比柱的面积大0.023倍，则可为强支撑。
刘志磊
（河北省电力勘测设计研究院，石家庄050031）
摘要：现行《钢结构设计规范》（GB50017-2003）将钢框架分为无支撑的纯框架和有支撑框架，其中有支撑框架根据抗侧移刚度的大小，分为强支撑框架和弱支撑框架。本文对《钢结构设计规范》中强支撑框架判别式进行了简化推导，提供了定量的简易判断公式。对不同规范中钢框架分类判别标准进行比较，讨论强支撑框架判别式的合理性。
关键词：钢框架；侧移刚度；有侧移；无侧移
Brief analysis on type determination of braced steel frame
Liu Zhilei
(Hebei Electric Design & Research Institute, Shijiazhuang, 050031,China)
Abstract: In current Code for Design of Steel Structures (GB 50017-2003) steel frames are classified as pure frame without bracing and braced frame. Braced frames are subdivided into strongly braced and weakly braced ones according to the stiffness against lateral translation. This paper simplifies determination formula in Code for Design of Steel Structures for strongly braced frame, and provides a simple quantificational formula. Formulae for steel frames in different codes are compared and the rationality of determination formula for strongly braced frame is discussed.
Key words: steel frame; lateral stiffness; frame with sidesway; frame without sidesway
现行《钢结构设计规范》（GB50017-2003）将钢框架分为无支撑的纯框架和有支撑框架，其中有支撑框架根据抗侧移刚度的大小，分为强支撑框架和弱支撑框架。不同类型的框架，
框架柱的计算长度系数有着显著的区别，从而影响着整个结构的计算结果。目前现行的钢结构方面的规范有《钢结构设计规范》（GB50017-2003）和《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98），同时参考《钢结构设计规范》（GBJ17-88），对不同规范中钢结构框架分类标准进行比较。
1 《钢结构设计规范》（GBJ 17-88）相关规定
《钢结构设计规范》（GBJ17-88）将钢框架分为无侧移框架和有侧移框架两种类型。此规范第5.2.2条的附注中规定了有侧移和无侧移框架的判别方法，即“无侧移框架系指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯井等支撑结构，且其抗侧移刚度等于或大于框架本身抗侧移刚度的5倍者。有侧移框架系指框架中未设上述支撑结构，或支撑结构的抗侧移刚度小于框架本身抗侧移刚度的5倍者。”
此规定在设计中简单易行，便于判别。在实际结构模型中加入一固定的水平荷载，计算结构的位移值，然后将模型中的抗侧移支撑结构（支撑架、剪力墙、电梯井等）删去，再计算结构的位移值。如果第二次计算的位移为第一次计算位移的5倍及以上，即可判断为无侧移框架；如果第二次计算的位移不到第一次计算位移的5倍，即可判断为有侧移框架。此判别方
法现在仍然为一些锅炉钢架设计单位沿用。
2 《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-98）相关规定
《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）在对高层建筑钢结构整体稳定计算的规定中，对柱子计算长度系数的取值做出了说明。此规范5.2.11条规定：“对于有支撑的结构，且Δu/h≤1000，按有效长度法验算。柱的计算长度系数可按现行国家标准《钢结构设计规范》（GBJ17）附录四附表4.1采用。支撑体系可以是钢支撑、剪力墙和核心筒体等。对于无支撑的结构和Δu/h>1000的有支撑的结构，应按能反映二阶效应的方法验算结构的整体稳定。”
此规范内容与旧版钢结构规范GBJ17相关联，将层间位移角Δu/h≤1000作为判断有支撑框架和无支撑框架的依据，当满足此判别式时，即可按旧版钢结构规范GBJ17中附表4.1《无侧移框架柱的计算长度系数μ》来确定钢柱计算长度系数。规范给出的判别式简单明了，在设计过程中方便应用。但在实际设计中发现，此规范判别式规定严格，层间位移角要达到Δu/h≤1000的要求需要设置较多支撑，对于设备与管道较多的工业厂房或设备支架来说，实现起来较为困难。同时，此规范条文与已经废止的旧版钢结构规范GBJ17相关联，设计中按此规范条文进行判断，有欠妥当。
3 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）相关规定
现行《钢结构设计规范》（GB50017-2003）将钢框架分为无支撑的纯框架和有支撑框架，其中有支撑框架根据抗侧移刚度的大小，分为强支撑框架和弱支撑框架。对于无支撑框架，可直接按规范附录D表D-2《有侧移框架柱的计算长度系数μ》确定钢柱计算长度系数；对于强支撑框架，可直接按规范附录D表D-1《无侧移框架柱的计算长度系数μ》确定钢柱计算长度；对于介于上述两种框架之间的弱支撑框架，规范5.3.3条中公式5.3.3-2给出了折算公式。现行规范中的“强支撑框架”即相当于旧规范GBJ17中的“无侧移框架”。规范公式5.3.3-1式给出了强支撑框架的判别公式，即当支撑结构（支撑桁架、剪力墙、电梯井等）的侧移刚度（产生单位侧倾角的水平力）Sb满足下式要求时，即为强支撑框架。
（1）
式中和为层间所有框架柱用无侧移和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴压杆稳定承载力之和。
此条文规定较为复杂，现有计算软件都不能对Sb值是否满足式(1)进行判断，实际操作中需
要设计人自己判断。在设计中精确计算Sb值是否满足式(1)不现实，会耗费大量的精力和时间，因此需要对此判别式进行简化推导，出更适合实际设计的判别公式。
根据规范中的规定，可以得知：
其中,为柱分别按无侧移和有侧移考虑时的轴心受压构件稳定系数。
（1）式可转化为：
（2）
根据钢结构规范对受压构件容许长细比的规定，钢柱λ≤150，因此。同时，稳定系数，因此有。
即：
因此只要即必能满足（2）式。
结构侧移刚度Sb=V/(Δu/h)
其中V为层间剪力，Δu为层间位移，h为层高
由此，（2）式又可以简化为：
（3）
上述（3）式，即为强支撑框架判别式的简化公式。在实际设计中，可将结构模型中梁柱连接处均设置为铰接（只考虑支撑结构抗侧刚度，不计入柱子抗侧刚度），然后在结构的某一层顶部施加任意水平力V，计算出该层的层间位移角Δu/h。然后将剪力V、层间位移角Δu/h、本层各柱的截面积之和和材料强度f代入（3）式，即可判断出框架是否为强支撑框架。
4 结语
本文对不同规范中钢框架分类判别标准进行比较，讨论强支撑框架判别式的合理性。对《钢结构设计规范》中强支撑框架判别式进行了简化推导，提供了定量的简易判断公式。
《钢结构设计规范》（GBJ17-88）以支撑结构抗侧刚度为框架本身抗侧刚度5倍比值作为无侧移框架和有侧移框架的判别标准，简单易行，便于判别，但现在此规范已经废止。《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）将层间位移角限值Δu/h≤1000作为判断有支撑框架和无支撑框架的依据，规定较为严格，对于设备与管道较多的工业厂房或设备支架来说，实现起来较为困难；同时，此规范条文与已经废止的旧版钢结构规范GBJ17相关联，设计中按此规范条文进行判断，有欠妥当。现行《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）给出的判别式较为复杂，经过推导，简化为上述（3）式，方便设计中使用。
需要注意的是，工业建筑中由于设备及管道布置的原因，各层容易出现大开洞，结构各层的平面刚度有时得不到保证，水平荷载不能很好的传递到柱间支撑上。因此在大开洞工业结构计算时，要结合工程实际情况和楼板的实际布置，对钢框架结构进行合理的分析。
参考文献：沈月
[1] 王文浒. 锅炉有无侧移框架及其侧移分析. 锅炉制造,2003年8月第三期.
[2] 郝仕玲,陈瑞金. 框架支撑类型判别中的若干问题. 工业建筑,2003年第33卷第5期.
[3] 周建成,沈月锋. 有支撑框架类型简化判别. 余热锅炉,2011.1.
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