Stålrammesystem med afstivning: Hvorfor højhuse står fast?

Drevet af knapheden på moderne jordressourcer og pres fra befolkningstilvækst er vertikal konstruktion blevet en uundgåelig trend i moderne arkitektur. Moderne skyskrabere svæver højt op i himlen og står tårnhøje. Hvad holder dem relativt stabile mod kraftigt vindtryk i troposfæren og gør dem i stand til at modstå jordskælv sikkert? For at besvare dette spørgsmål, lad os se nærmere på afstivningenstålramme system.

Traditionelle rene rammekonstruktioner har fleksible gulvlayouts og høj pladsudnyttelse. Men når bygningshøjden overstiger en vis grænse, vil deres mangel på utilstrækkelig lateral strukturel stivhed vise sig. Der er to primære løsninger til at løse dette problem: at forstørre tværsnittet af bjælker og søjler eller installere afstivningssystemer. Førstnævnte vil føre til en kraftig stigning i stålforbruget, mens sidstnævnte kan prale af overlegen omkostningseffektivitet. Derfor er afstivede stålrammesystemer det optimale valg til højhuse.

Den grundlæggende logik i det afstivede stålrammesystem ligger i det rationelle arrangement af afstivningselementer til at danne en samarbejdsbærende mekanisme: stålrammen bærer lodrette belastninger, mens afstivningerne modstår vandrette kræfter. En kontorbygning i Xiamen anvender et stålramme-koncentrisk afstivningssystem. Bærende buckling-restrained braces (BRB'er) er installeret i bunden af ​​bygningen, som fuldt ud udnytter duktilitetsfordelene ved stålkonstruktioner og i høj grad forbedrer strukturens seismiske ydeevne.

Der er tre primære mainstream-typer af afstivetstålrammesystemer. Den koncentriske afstivningsramme (CBF) er den mest klassiske afstivningskonfiguration, hvis kerneegenskab er, at de tyngdepunktakser af afstivningselementer skærer i midten af ​​bjælke-søjlesamlinger. Den har høj stivhed og kan effektivt kontrollere vandret forskydning. Forskellen mellem Eccentrically Braced Frame (EBF) og CBF ligger i forskydningen af ​​dens afstivningsakser, som gør den i stand til at kombinere den høje stivhed af koncentriske afstivninger og duktiliteten af ​​rene rammer. Energidissiperende afstivede rammer er afhængige af energiaflednings- og dæmpningsanordninger for at danne et ideelt sideværts kraftmodstandsdygtigt system.

I praktisk teknik er Buckling-Restrained Brace (BRB) den fremherskende løsning og en opgraderet variant af koncentrisk afstivede rammer. Det eliminerer problemet med knækfejl ved traditionelle koncentriske bøjler under kompression og bøjning. Sammensat af en kernestålplade, ydre fastholdelsesrør og ubundet fyldmateriale giver BRB'er efter under belastning uden at bøje sig for at sprede energi, hvilket opnår samme træk- og trykbæreevne samt fyldig hysteretisk ydeevne.

Desuden omfatter CBF hovedsageligt diagonal afstivning, Chevron-afstivning (omvendt V-afstivning), V-afstivning, X-afstivning (kryds-afstivning) og K-afstivning. EBF består primært af D-type (gate-type), K-type, V-type og Y-type afstivninger.

Den specifikke form for afstivetstålrammesystemerskal vælges ud fra de seismiske krav og bygningens højde. Generelt har traditionelle koncentriske bøjler lav pris og høj stivhed, excentriske bøjler tilbyder gunstig duktilitet og stærk energiafledningskapacitet, og bøjningsbegrænsede bøjler leverer overlegen seismisk ydeevne. Afstivede stålrammesystemer gør det muligt for højhuse og superhøjhuse at modstå stærke vinde og jordskælv og giver også pålidelige strukturelle løsninger til vertikal byudvikling. Med 21 års omfattende erfaring er EHSS en professionel producent med speciale i fremstilling og installation af stålkonstruktionskomponenter. Hold øje med EHSS for mere professionel teknisk information om stålkonstruktioner.