高层钢框筒结构静力性能讨论 《钢结构杂志》2024 年第六期 1 计算模型 钢框筒立面模型ＣＴ如图２ａ所示，在ＣＴ的基础上施加预应力支撑后的跨层预应力支撑钢框筒的立面模型ＣＴ１如图２ｂ所示，预应力支撑分布在钢框筒结构的４个立面，每个立面每５层布置两对预应力支撑，预应力支撑直径为８０ｍｍ，布置角度为４５°，弹性模量Ｅ取１．９５×１０５ＭＰａ，初始预拉力为３６７．３８ｋＮ。为对钢筒框结构施加预应力支撑前后作出较精确的静力对比分析，计算采纳ＳＡＰ２０００有限元杆系模型。 2 抗侧力量对比分析 风荷载作用下，钢框筒最大层间位移角和顶点位移分别为１／７７２和１２５．２１ｍｍ，跨层预应力支撑钢框筒最大层间位移角和顶点位移分别为１／９１４和９８．７ｍｍ。ＣＴ模型和ＣＴ１模型的侧移如图３所示。由图３可知：对钢框筒结构施加跨层预应力支撑这一方法，使钢框筒结构的侧移减小了２６．９％，也即由于支撑预拉力的作用，其抗侧力量明显提高。 3 剪力滞后效应 在矩形截面钢框筒中，将水平荷载直接作用的一榀框架及与它平行的框架称为翼缘；其余两榀框架称为腹板，如图４所示。理想钢筒体犹如一个竖在地面上的箱形截面悬臂梁，在水平荷载作用下，其截面应力由经典弯曲理论公式确定，计算出的外框筒轴向应力呈直线分布，如图５虚线所示，符合平截面假定。但由于实际钢框筒结构存在剪力滞后效应，其柱轴向应力分布如图５实线所示呈现非线性，即角柱轴向应力增大，越靠近中部轴向应力越小，结构已不满意平截面假定。导致钢框筒剪力滞后现象的直接缘由是框筒窗裙梁的剪切变形，使得角柱的轴向变形大于翼缘各柱。剪力滞后现象在结构底层最为明显，随着层数的增加，其影响渐渐减小，因此，本文主要讨论结构底部的剪力滞后效应。为了能简洁地对剪力滞后现象做出定量分析，只对翼缘框架的剪力滞后效应进行讨论，且用角柱应力集中系数来衡量钢框筒的剪力滞后程度。角柱应力集中系数定义为角柱轴向应力与翼缘框架柱〔含角柱〕的平均轴向应力的比值，角柱应力集中系数越大，剪力滞后效应越严峻。分别以受拉翼缘和受压翼缘两侧外框筒柱为讨论对象，角柱应力集中系数为受拉〔受压〕翼缘角柱轴向应力与受拉〔受压〕翼缘框架柱轴向应力平均值的比值。跨层预应力支撑钢框筒结构〔ＣＴ１〕和钢框筒结构〔ＣＴ〕的角柱应力集中系数随楼层的改变如图６所示。由图６可知，模型ＣＴ的角柱应力集中系数随楼层的增高而渐渐降低，结构底部...
