图文详解伸臂桁架与腰桁架.docx

6图文详解伸臂桁架与腰桁架在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架的主要目的是减小结构侧移它的机理是提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力从而增加框架承担的倾覆力矩同时减小了内核心筒的倾覆力矩。它对结构形成的反弯作用可以有效的增大结构的抗侧刚度减小结构侧移动一般情况下也会减小外框架的剪力分担比。对于框架核心筒结构设置伸臂桁架后减小侧移显著而对于筒中筒结构而言减小侧移的效果很小。在结构周围设置腰桁架的作用作用是使各框架柱承受的轴力均匀变化因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的但是不如伸臂有效。在框架核心筒结构中视外框柱的数量和布置方式可以设置腰桁架也可以不设置；由于腰桁架可以减小框筒结构的剪力滞后因而在筒中筒结构中腰桁架可以加大结构的整体刚度并减小其侧移。结构可以根据具体情况仅设置一种或者同时设置以上两种构件设置了伸臂桁架、腰桁架的楼层可统称为加强层。设置加强层后造成结构沿高度方向刚度不均匀刚度突变带来内力突变因此在加强层及上下相邻层构件的内力会出现较大的改变设置是方向性的改变加强层的刚度越大内力突变的程度也越大这种突变会产生薄弱层效应。因此在结构抗风设计中采用伸臂桁架、腰桁架的效果很好它可以采用刚度大的加强层以形成较大的抗侧刚度。而在抗震设计的结构中应尽可能的减小出现薄弱层形成的不利效应因此可以不设置加强层时就不必设置加强层需要设置加强层时也不宜采用刚度过大的伸臂和腰桁架以避免加强层范围出现过大的刚度突变。沿高度可以布置一个楼层（一道）或多个楼层（多道）的伸臂桁架和腰桁架。研究表明多道伸臂桁架减小侧移的效果优于一道伸臂桁架但是伸臂结构数量与减小侧移并不成正比当设置四道以上的伸臂桁架时减小侧移的效果就不再明显。伸臂设置的位置不同其减小侧移的效果也不相同研究表明当沿高度仅设置一道伸臂桁架时可以设置在结构的2/3H处减小侧移效果最好而要减小内筒倾覆弯矩则越靠下越好；设置两道伸臂桁架时其中一道可设置在0.7H高度处另一道大约设置在0.5H处。一般的高层结构设计中伸臂桁架设置位置需要做敏感性分析以研究其最有效和最适合具体结构的位置。筒中筒结构中腰桁架的设置则要视减小剪力滞后的效果而定。由于具体结构的类型和建筑布置的不同结构的加强层一般宜与高层建筑的设备层和避难层统一但是应强调建筑机电和结构的合作优化包括加强层的位置数量等。从具体的技术层面上讲伸臂桁架和腰桁架的刚度不宜太大如果采用整层楼高的钢筋混凝土实腹大梁不仅刚度突变过大而且与它相连的上下层框架柱将非常不利这些柱子容易出现塑性铰及裂缝甚至破坏呈“强梁弱柱”的不利抗震概念。因此伸臂桁架、腰桁架均宜采用桁架结构其中钢结构施工方便优于钢骨混凝土桁架。由于抗震结构中设置加强层具有不利的效应加强层的刚度远大于其他楼层并出现内力突变因此应提高加强层以及与加强层相邻的竖向构件的抗震性能。一般情况下加强层及上下相邻层中混凝土构件的抗震构造措施应提高一级采用特一级时可不再提高。伸臂桁架的上下弦是桁架的重要构件必然有拉伸和压缩变形有时又楼板刚好处于同一标高因此若按照楼板无限刚的假定进行计算则应将伸臂桁架单独开来以便释放上下弦的拉伸和压缩变形或者计算的时候楼板采用弹性膜假定实际设计中一般在加强层均需要根据具体情况提出不同的构造措施和计算假定。当伸臂桁架或腰桁架兼做转换层构件时不仅需要验算其竖向变形和承载力而且对于这种构件的抗震性能应提出特殊的严格要求。在高烈度设防区当在较高的或者特别不规则的高层建筑中设置加强层时还宜采取进一步的性能设计要求和措施。为了保证它在中震或大震作用下的安全性可以要求其杆件和相邻杆件在中震或大震下不屈服甚至更高的性能要求。根据结构高度及其重要性宜采用静力弹塑性分析或时程分析检验结构在中震及大震下的表现以评估其达到设计抗震性能目标的能力。伸臂桁架和腰桁架、外框架及核心筒相连除了必须按照提高一级的抗震等级设计外在实际设计中还需要注意以下各项措施。伸臂桁架和核心筒之间的连接应采用刚接伸臂桁架对核心筒的作用力（弯矩、剪力和轴力）很大因此宜将其贯穿核心筒并与另一边的伸臂相连或伸臂深入墙中应有足够的锚固长度且有可靠的锚固措施以均匀传递伸臂的集中力。与伸臂桁架相连部位的混凝土墙内应设置竖向钢骨；如果原来结构中已经设置钢骨则应利用此钢骨与伸臂桁架构件相连如果未设置钢骨则可以在相邻楼层设置局部钢骨。但是在结构施工阶段应对伸臂桁架结构与核心筒之间连接采用措施使二者之间可以竖向滑动以避免由于施工阶段内外结构构件的竖向变形差在伸臂结构中产生过大的初始应力。待结构的竖向变形差基本消除后再进行连接。伸臂桁架与外框柱的连接虽然可以采用铰接但是为了保证连接的可靠性柱中宜有钢骨（或局部钢骨）与其上先弦连接。加强层及其上下各一层的外框钢骨混凝土柱应沿柱全高加密箍筋；钢柱的板件宽厚比限值应按照设防烈度提高一度的要