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解析巨型支撑外筒的受力特性
一、竖向荷载作用下的受力特性
与筒中筒等楼面结构相同之处,是巨型支撑外筒与内筒(仅承担竖向荷载)在各层楼面的四角区域主次梁布置,一般也不采用设置对角线主斜梁的方法传递楼面荷载至角柱,而是采用正交布置主次梁。后一种方法,导致角柱的轴向压力小于翼缘框架和腹板框架中的中间柱。当外筒的角柱和各中间柱的柱截面尺寸相等时,因巨型支撑斜杆是与角柱及中间柱相连成整体的结构,中间柱又与次裙梁相连,因此支撑斜杆将协调角柱与中间柱的轴向变形及相应的轴向压力,通过支撑斜杆的协调,将增大角柱的轴向力,并与中间柱的轴向压力值趋于均匀化。根据角柱与支撑斜杆及主裙梁相连节点上杆端力的平衡条件,以及支撑斜杆与中间柱及次裙梁相连节点上的平衡条件,支撑斜杆将产生压力,大裙梁产生拉力,一些次裙梁产生拉力,另一些产生压力。
二、水平荷载作用下的受力特性
在水平荷载作用下,如不设置巨型支撑,由于受剪力滞后的影响,稀柱浅梁外框架的角柱轴向力将大于腹板框架的中间柱,且各柱的轴向力分布图形是非直线分布的,而且角柱的轴向力也远大于翼缘框架的中间柱。但是,当设置十字交叉的巨型支撑时,它不仅对腹板框架的柱子进行变形协调,而且通过角柱对翼缘框架的中间柱也进行变形协调。由于支撑斜杆是仅产生轴向变形的杆件,它具有很大的等效竖向剪切刚度,相应地将有效地协调角柱与中间柱的轴向变形,使翼缘框架中的各柱轴向力均匀化;使腹板框架中的中间柱轴向力趋于符合直线分布规律,柱的剪力和弯矩也可得到减小。
在风荷载作用下,迎风面的翼缘框架各柱经巨型支撑斜杆的变形协调,包括支撑斜杆和柱子都将产生轴向拉力,大裙梁产生轴向压力,部分次裙梁产生轴向压力或拉力。背风面的翼缘框架各柱、支撑斜杆、大裙梁及小裙梁的受力情况则与迎风面相反。
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