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摘要：本文闡述了带隅撑钢框架结构体系的基本概念和特点，隅撑支撑钢框架结构体系的发展，以及其在我国的研究现状。最后提出关于隅撑钢框架结构体系还存在有待于解决的问题。
关键词：隅撑支撑；钢框架；耗能
中图分类号：TU74 文献标识码： 文章编号：
引言：近些年，国外已经对该新型支撑体系进行了一系列的试验研究，但还没有形成一套系统的理论，我国对隅撑支撑框架的研究还处于起步阶段。在我国，有较多地区需要进行抗震设防，为将隅撑支撑框架的优越性能最大化充分利用，对隅撑支撑框架的适用性以及抗震性能进行研究，具有重要的意义和应用价值。
1 带隅撑钢框架结构的概念及特点
隅撑支撑框架体系，是一种新型支撑结构形式，又称耗能隅撑体系（Knee Bracing Frame）。所谓隅撑，就是在框架节点两侧跟框架柱、梁（或基础）连接的短小斜杆的中间，通过隅撑与框架相连接。在这种支撑中，隅撑在强风和地震作用下将弯曲并产生较大的变形，形成耗能梁段，一方面通过隅撑的非弹性变形进行耗能，另一方面使隅撑段的剪切屈服在先，保证结构主体构件不受破坏，保护支撑斜杆不屈曲或屈曲滞后。隅撑通过塑性变形耗能，并且先于主要构件屈服，保护了主体构件。通过合理地设置隅撑（包括截面尺寸、材料选用和连接构造等），也可以提高框架的延性和耗能能力，同时也要控制隅撑的损伤程度，使震后比较容易修复和加固。
隅撑支撑框架兼备了中心支撑钢框架刚度大、钢框架延性好的优点，同时避免了偏心支撑钢框架牺牲结构主体构件屈服耗能的缺点，是适用于高烈度地震区的一种有效抗侧支撑结构形式。隅撑支撑框架结构体系的滞回曲线既稳定饱满又没有强度损失，而且，在隅撑屈服以后，结构具备一定的抗侧刚度，因此相对于抗弯框架来说，更加安全。与抗弯框架相比，侧向刚度较大，在水平作用下，结构不会发生过大的变形；但是与偏心支撑框架相比，具有较好的延性，其变形能力较大。因此，通过滞回曲线的比较可发现，隅撑支撑框架结构体系是一种集延性、强度、刚度和耗能能力于一身的结构体系，它克服了上述三种结构体系的缺点，又兼顾了它们的优点，是一种能满足各项抗震要求的结构体系，是一种很好的抗震结构形式[1]。
隅撑支撑钢框架体系的发展
3隅撑支撑钢框架体系在我国的研究现状
黄怡、王元清和石永久等运用有限元软件建立了典型的多、高层框架结构模型，并对其进行了模态分析、循环荷载分析、谱分析、时程分析等抗震性能的计算分析，同时以此为基础探讨了支撑布置的影响规律[13]。
张涛、王元清、石永久和麻建锁等利用有限元软件对某4层钢筋混凝土框架结构办公楼顶部加2层纯框架的抗震性能进行反应谱分析，分析了不同加层层数以及加层为有侧移无侧移框架形式对整体抗震性能的影响[14]。
李庆松、黄真、陈龙珠等人采用有限元方法对隅撑框架体系进行了系统的弹塑性受力分析, 总结了其抗侧移受力性能与各结构参数间的关系, 并总结得出适合设计实用的一般规律[15-16]。
另外季克和等人分析了偏心距、隅撑腹板高度、腹板厚度、翼缘宽度、翼缘厚度、腹板开孔、加劲肋设置等对隅撑耗能钢框架的影响，同时利用循环加载研究了体系的抗侧力性能，分析了刚度、强度、滞回性能、耗能能力[1]。
孙爱伏、王肇民、董军等人对两榀隅撑支撑钢框架模型进行了单调加载试验，研究了隅撑支撑钢框架的破坏机理和受力性能。同时利用大型有限元程序，建立了有限元模型对隅撑支撑钢框架进行了非线性数值模拟。并利用有限元，对比分析了纯框架结构体系、偏心支撑框架结构体系和隅撑支撑框架结构体系的抗震性能。深入探讨其抗震性能的主要影响因素，并根据计算结果给出设计建议[17]。
於昌荣、黄真等人分析了钢结构斜隅支撑体系中的各类形式的工作性能，总结了一些结构自身的参数对工作性能的影响。同时利用反复加载对钢结构斜隅支撑框架进行了拟动力数值模拟分析，并将模拟结果和国外学者的试验结果进行比较分析，从而为该结构体系的抗震设计提出合理建议[18]。
孙爱伏、董军、周伟等人首先给出了隅撑支撑钢框架的分析模型，然后主要分析了隅撑支撑耗能体系的弹性侧向刚度，通过结构力学求解，推导出了其弹性侧向刚度公式，并和有限元分析结果进行了对比，从而证明了其正确性[19]。
王俊锋、王泽军等人进行了隅撑钢框架结构拟动力试验研究在水平地震作用下的受力特点、变形特征等力学性能，得到了基底剪力、加速度等的时程曲线，研究了体系的滞回曲线、变形和刚度等耗能性能，并将实验结果与有限元弹塑性时程分析结果进行比较[20]。
王佳伟、张岩等人应用有限元程序对隅撑钢框架模型在风荷载和低周反复荷载作用下进行模拟分析，明确隅撑对隅撑钢框架结构刚度的影响，同时建立模型分析隅撑各参数对结构抗侧刚度的影响，为隅撑的设计提供理论依据[21]。
应用与展望
目前对隅撑支撑钢框架支撑体系的研究主要从试验出发，尚未应用于工程实践，采用的试验构件尺寸不太符合实际建筑尺寸。应进行更多的隅撑支撑钢框架的整体结构的试验，以研究其破坏机理和实际工作性能，并获取足够的数据进行统计分析，来验证有限元分析的正确性和有效性。随着计算机技术的发展，应对整个隅撑支撑钢框架进行滞回性能与破坏机理的分析。
参考文献：
[1]. 季克和.隅撑支撑钢框架抗震性能研究.南京工业大学硕士论文.2006
[2]. Aristizabal-ochoa J D．Disposable Knee Bracing：Improvement in Seismic Design of Steel Frames［J］．Journal of Structure Engineer．1986，112（7）：1544-1552.
[3]. Balendra T， Sam M T，Liaw C Y et al．Preliminary Studies into the Behavior of Knee
Braced Frames subject to Seismic Loading ［J］．Engineering structures．1991，13（1）：67-74.
[4]. Sam M T．A New Knee-Brace-Frame System for Seismic Resistant Steel Building ［D］．Singapore：National University of Singapore，1992.
[5]. Tuck S M，Thambirajah B，Liaw C Y．Earthquake-Resistant Steel Frames with Energy
Dissipating Knee Elements［J］． Engineering Structures．1995，17（5）：334-343.
[6]. Balendra T，Sam M T，Liaw C Y．Design of Earthquake Resistant Steel Frames with Knee
[7]. Balendra T，Sam M T．Diagonal Brace with Ductile Knee Anchor for Seismic Steel Frames［J］．Earthquake Engineering and Structural Dynamics．1990，19（6）：847-858.Bracing［J］．Journal of Constructional steel Research．1991，18（3）：193-208.
[8]. Balendra T，Lim E L，Lee S L．Ductile Knee Braced Frames with Shear Fielding Knee for Seismic Resistant Structures［J］．Engineering structures．1994，16（4）：263-267.
[9]. Balendra T，Lim E L，Lee S L．Response of Knee-Brace-Frame under Seismic Loading［J］．Structural Engineering in Natural Hazards Mitigation．1993，15（5）：265-270.
[10]. Balendra T，Lim E L，Liaw C Y．Large-scale Seismic Testing of Knee-Brace-Frame［J］．Journal of Structural Engineering．1997，123（1）：11-19.
[11]. Balendra T，Yu C H，Lee F L．An Economical Structural System For Wind and Earthquake
Loads［J］．Engineering Structures．2001，23（5）：491-501.
[12]. Willam M S，Blakeborough A，Clement D et al．Seismic Behavior of Knee Braced Frames［J］．Proceedings of the Institution of Civil Engineers．Structures and Building．2002，152（2）：147-155.
[13]. 黄怡，王元清，石永久等框架－支撑钢结构抗震性能的有限元分析[J] 四川建筑科学研究.2005，Vol.32(5).
[14]. 张涛，王元清，石永久等钢筋混凝土框架顶部钢结构加层的抗震性能的时程分析 四川建筑科学研究. 2006，Vol.32(5)
[15]. 李庆松，黄真，陈龙珠．钢结构斜隅支撑体系弹塑性计算方法研究［J］．计算力学学报．2005，22（3）：360-365.
[16]. 李庆松，黃真，陈龙珠．斜隅支撑框架体系的弹塑性受力分析［J］．工业建筑．2005，35（5）：85-87.
[17]. 孙爱伏，蒋宝锋，刘仲波 钢结构隅撑—支撑框架的耗能性能分析［J］．四川建筑科学研究．2006，10（5）：0008－03
[18]. 於昌荣,黄真,黄醒春,金江 斜隅支撑钢框架体系的隅撑位置分析．建筑科学．2007，Vol.23(7)
[19]. 孙爱伏,董军,王肇民,周伟 隅撑支撑钢框架的抗震性能．地震工程与工程振动．2007，2（1）：04－06
[20]. 王俊锋,王泽军 隅撑钢框架结构拟动力试验研究．西安建筑科技大学硕士学位论文．2009
[21]. 王佳伟,张岩 带隅撑钢框架性能的应用研究．沈阳建筑大学硕士学位论文．2009
关键词：隅撑支撑；钢框架；耗能
中图分类号：TU74 文献标识码： 文章编号：
引言：近些年，国外已经对该新型支撑体系进行了一系列的试验研究，但还没有形成一套系统的理论，我国对隅撑支撑框架的研究还处于起步阶段。在我国，有较多地区需要进行抗震设防，为将隅撑支撑框架的优越性能最大化充分利用，对隅撑支撑框架的适用性以及抗震性能进行研究，具有重要的意义和应用价值。
1 带隅撑钢框架结构的概念及特点
隅撑支撑框架体系，是一种新型支撑结构形式，又称耗能隅撑体系（Knee Bracing Frame）。所谓隅撑，就是在框架节点两侧跟框架柱、梁（或基础）连接的短小斜杆的中间，通过隅撑与框架相连接。在这种支撑中，隅撑在强风和地震作用下将弯曲并产生较大的变形，形成耗能梁段，一方面通过隅撑的非弹性变形进行耗能，另一方面使隅撑段的剪切屈服在先，保证结构主体构件不受破坏，保护支撑斜杆不屈曲或屈曲滞后。隅撑通过塑性变形耗能，并且先于主要构件屈服，保护了主体构件。通过合理地设置隅撑（包括截面尺寸、材料选用和连接构造等），也可以提高框架的延性和耗能能力，同时也要控制隅撑的损伤程度，使震后比较容易修复和加固。
隅撑支撑框架兼备了中心支撑钢框架刚度大、钢框架延性好的优点，同时避免了偏心支撑钢框架牺牲结构主体构件屈服耗能的缺点，是适用于高烈度地震区的一种有效抗侧支撑结构形式。隅撑支撑框架结构体系的滞回曲线既稳定饱满又没有强度损失，而且，在隅撑屈服以后，结构具备一定的抗侧刚度，因此相对于抗弯框架来说，更加安全。与抗弯框架相比，侧向刚度较大，在水平作用下，结构不会发生过大的变形；但是与偏心支撑框架相比，具有较好的延性，其变形能力较大。因此，通过滞回曲线的比较可发现，隅撑支撑框架结构体系是一种集延性、强度、刚度和耗能能力于一身的结构体系，它克服了上述三种结构体系的缺点，又兼顾了它们的优点，是一种能满足各项抗震要求的结构体系，是一种很好的抗震结构形式[1]。
隅撑支撑钢框架体系的发展
3隅撑支撑钢框架体系在我国的研究现状
黄怡、王元清和石永久等运用有限元软件建立了典型的多、高层框架结构模型，并对其进行了模态分析、循环荷载分析、谱分析、时程分析等抗震性能的计算分析，同时以此为基础探讨了支撑布置的影响规律[13]。
张涛、王元清、石永久和麻建锁等利用有限元软件对某4层钢筋混凝土框架结构办公楼顶部加2层纯框架的抗震性能进行反应谱分析，分析了不同加层层数以及加层为有侧移无侧移框架形式对整体抗震性能的影响[14]。
李庆松、黄真、陈龙珠等人采用有限元方法对隅撑框架体系进行了系统的弹塑性受力分析, 总结了其抗侧移受力性能与各结构参数间的关系, 并总结得出适合设计实用的一般规律[15-16]。
另外季克和等人分析了偏心距、隅撑腹板高度、腹板厚度、翼缘宽度、翼缘厚度、腹板开孔、加劲肋设置等对隅撑耗能钢框架的影响，同时利用循环加载研究了体系的抗侧力性能，分析了刚度、强度、滞回性能、耗能能力[1]。
孙爱伏、王肇民、董军等人对两榀隅撑支撑钢框架模型进行了单调加载试验，研究了隅撑支撑钢框架的破坏机理和受力性能。同时利用大型有限元程序，建立了有限元模型对隅撑支撑钢框架进行了非线性数值模拟。并利用有限元，对比分析了纯框架结构体系、偏心支撑框架结构体系和隅撑支撑框架结构体系的抗震性能。深入探讨其抗震性能的主要影响因素，并根据计算结果给出设计建议[17]。
於昌荣、黄真等人分析了钢结构斜隅支撑体系中的各类形式的工作性能，总结了一些结构自身的参数对工作性能的影响。同时利用反复加载对钢结构斜隅支撑框架进行了拟动力数值模拟分析，并将模拟结果和国外学者的试验结果进行比较分析，从而为该结构体系的抗震设计提出合理建议[18]。
孙爱伏、董军、周伟等人首先给出了隅撑支撑钢框架的分析模型，然后主要分析了隅撑支撑耗能体系的弹性侧向刚度，通过结构力学求解，推导出了其弹性侧向刚度公式，并和有限元分析结果进行了对比，从而证明了其正确性[19]。
王俊锋、王泽军等人进行了隅撑钢框架结构拟动力试验研究在水平地震作用下的受力特点、变形特征等力学性能，得到了基底剪力、加速度等的时程曲线，研究了体系的滞回曲线、变形和刚度等耗能性能，并将实验结果与有限元弹塑性时程分析结果进行比较[20]。
王佳伟、张岩等人应用有限元程序对隅撑钢框架模型在风荷载和低周反复荷载作用下进行模拟分析，明确隅撑对隅撑钢框架结构刚度的影响，同时建立模型分析隅撑各参数对结构抗侧刚度的影响，为隅撑的设计提供理论依据[21]。
应用与展望
目前对隅撑支撑钢框架支撑体系的研究主要从试验出发，尚未应用于工程实践，采用的试验构件尺寸不太符合实际建筑尺寸。应进行更多的隅撑支撑钢框架的整体结构的试验，以研究其破坏机理和实际工作性能，并获取足够的数据进行统计分析，来验证有限元分析的正确性和有效性。随着计算机技术的发展，应对整个隅撑支撑钢框架进行滞回性能与破坏机理的分析。
参考文献：
[1]. 季克和.隅撑支撑钢框架抗震性能研究.南京工业大学硕士论文.2006
[2]. Aristizabal-ochoa J D．Disposable Knee Bracing：Improvement in Seismic Design of Steel Frames［J］．Journal of Structure Engineer．1986，112（7）：1544-1552.
[3]. Balendra T， Sam M T，Liaw C Y et al．Preliminary Studies into the Behavior of Knee
Braced Frames subject to Seismic Loading ［J］．Engineering structures．1991，13（1）：67-74.
[4]. Sam M T．A New Knee-Brace-Frame System for Seismic Resistant Steel Building ［D］．Singapore：National University of Singapore，1992.
[5]. Tuck S M，Thambirajah B，Liaw C Y．Earthquake-Resistant Steel Frames with Energy
Dissipating Knee Elements［J］． Engineering Structures．1995，17（5）：334-343.
[6]. Balendra T，Sam M T，Liaw C Y．Design of Earthquake Resistant Steel Frames with Knee
[7]. Balendra T，Sam M T．Diagonal Brace with Ductile Knee Anchor for Seismic Steel Frames［J］．Earthquake Engineering and Structural Dynamics．1990，19（6）：847-858.Bracing［J］．Journal of Constructional steel Research．1991，18（3）：193-208.
[8]. Balendra T，Lim E L，Lee S L．Ductile Knee Braced Frames with Shear Fielding Knee for Seismic Resistant Structures［J］．Engineering structures．1994，16（4）：263-267.
[9]. Balendra T，Lim E L，Lee S L．Response of Knee-Brace-Frame under Seismic Loading［J］．Structural Engineering in Natural Hazards Mitigation．1993，15（5）：265-270.
[10]. Balendra T，Lim E L，Liaw C Y．Large-scale Seismic Testing of Knee-Brace-Frame［J］．Journal of Structural Engineering．1997，123（1）：11-19.
[11]. Balendra T，Yu C H，Lee F L．An Economical Structural System For Wind and Earthquake
Loads［J］．Engineering Structures．2001，23（5）：491-501.
[12]. Willam M S，Blakeborough A，Clement D et al．Seismic Behavior of Knee Braced Frames［J］．Proceedings of the Institution of Civil Engineers．Structures and Building．2002，152（2）：147-155.
[13]. 黄怡，王元清，石永久等框架－支撑钢结构抗震性能的有限元分析[J] 四川建筑科学研究.2005，Vol.32(5).
[14]. 张涛，王元清，石永久等钢筋混凝土框架顶部钢结构加层的抗震性能的时程分析 四川建筑科学研究. 2006，Vol.32(5)
[15]. 李庆松，黄真，陈龙珠．钢结构斜隅支撑体系弹塑性计算方法研究［J］．计算力学学报．2005，22（3）：360-365.
[16]. 李庆松，黃真，陈龙珠．斜隅支撑框架体系的弹塑性受力分析［J］．工业建筑．2005，35（5）：85-87.
[17]. 孙爱伏，蒋宝锋，刘仲波 钢结构隅撑—支撑框架的耗能性能分析［J］．四川建筑科学研究．2006，10（5）：0008－03
[18]. 於昌荣,黄真,黄醒春,金江 斜隅支撑钢框架体系的隅撑位置分析．建筑科学．2007，Vol.23(7)
[19]. 孙爱伏,董军,王肇民,周伟 隅撑支撑钢框架的抗震性能．地震工程与工程振动．2007，2（1）：04－06
[20]. 王俊锋,王泽军 隅撑钢框架结构拟动力试验研究．西安建筑科技大学硕士学位论文．2009
[21]. 王佳伟,张岩 带隅撑钢框架性能的应用研究．沈阳建筑大学硕士学位论文．2009