框架-偏心支撑与框架-屈曲约束支撑的结构选型对比分析

顾豪

上海市建工设计研究总院有限公司上海200129

摘要：项目设计初期，根据项目特点，选择合适的结构形式是非常必要的，本文根据日播时尚的办公用房项目，对比选型，为后续项目设计提供合适的结构选型，优化结构布置，简化设计工作，降低工程造价，并对类似项目有积极的参考价值。

关键词：BRB偏心支撑

项目概况

本项目是3-1地块1#楼，位于松江区中山街道中河路南侧、松江区国际生态商务区3-2号地块西侧、梅家浜路北侧、茸梅环路东侧。松江国际生态商务区新建办公楼项目3-1号地块，建设内容主要为办公及其配套商业。1#楼，总建筑面积为21946.58㎡，计容总建筑面积20078.98㎡。1#楼由一栋12层（局部10层）的塔楼及4层的裙房组成。塔楼建筑高度为48.20米，为一类高层，建筑耐火等级为一级。

根据地上结构的高度和结构平面特点，首先考虑采用钢框架结构形式，但是限于建筑对柱截面及位置的要求，钢框架形式的相应设计指标不能满足规范的要求，故考虑采用框架-偏心支撑及框架-屈曲约束支撑的结构形式做对比。

下面就通过对各项指标的计算对比，对两种结构形式进行分析。

一、周期与振型

由表可以看出框架-偏心支撑刚度与框架-屈曲约束支撑相比周期和振型接近，框架-屈曲约束支撑结构体系刚度较小。扭转周期与平动周期分别为0.72（BRB结构）和0.74（偏心支撑）。

模态周期

a第1阶（Y向平动）b第2阶（X向平动）

c第3阶（扭转）

框架-偏心支撑结构前3阶振型（YJK）

二、层剪力和位移

（1）楼层剪重比

结构地震作用计算采用考虑扭转耦联的振型分解法。YJK和ETABS分析得到的结构地上一层底部剪力如表所示。两种程序得到的剪力值相差不大，剪重比值相近，均满足规范最小剪重比要求1.6%。

反应谱分析结构基底剪力

（2）楼层位移

下表为多遇地震反应谱分析所得的与结构位移相关的信息。从图表中可看出，结构层间位移角满足规范要求。考虑偶然偏心的X向规定水平力作用下结构最大位移比为1.25，出现部位在10层，Y向最大位移比为1.27，出现部位在12层。

最大层间位移角

偏心支撑框架结构多遇地震作用下最大楼层位移曲线

X向层间位移角Y向层间位移角

偏心支撑框架结构多遇地震作用下层间位移角曲线

偏心支撑框架结构最大层间位移比（YJK）

三、框架-偏心支撑层刚度和受剪承载力

（1）楼层侧向刚度

结构各层抗侧刚度比如下表所示，根据《抗震规范》和《高钢规》，楼层刚度取为楼层剪力与层间位移（角）的比值。若存在侧向刚度相对较小的楼层（软弱层），按照规范要求地震剪力放大1.25倍，构件尺寸在后续设计中仍可做进一步优化。

注：抗侧刚度取楼层剪力与楼层层间位移的比值

刚度比

注：抗侧刚度取楼层剪力与楼层层间位移角的比值

《高钢规》3.3.10条要求：对框架-支撑结构，本层与相邻上部楼层侧向刚度比，一般不小于0.9；楼层层高大于相邻上部楼层层高1.5倍时，不小于1.1倍；对结构底部嵌固层，不小于1.5倍。《高钢规》规定的刚度比（考虑层高修正）计算公式如下：

《抗规》第3.4.3条：侧向刚度不规则是指该层侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%。《抗规》规定的刚度比计算公式如下：

由上表可知，本工程第5层与上层的刚度比小于0.7，该层为软弱层。

（2）楼层受剪承载力

楼层受剪承载力比（YJK）

由表可知，本工程X向和Y向均满足规范要求，不存在薄弱层。

承载力比

通过对比屈曲约束支撑结构和偏心支撑-框架结构体系结果表明，两种结构体系的整体指标和振动特性基本一致。偏心支撑-框架结构的扭转位移比大于屈曲约束支撑-框架体系，这方面屈曲约束支撑框架体系优于偏心支撑-框架体系。