浅谈水平支撑对结构的影响

刘刚刚

大连市建筑设计研究院有限公司 辽宁大连 116021

水平支撑常用来加强结构空间的整体刚度，承担和传递水平荷载，以及保证结构安装时的稳定和方便。本次利用MIDAS GEN 有限元软件建立四种不同模型，通过对比分析以体现水平支撑对结构刚度的影响。

1 模型

利用MIDAS GEN 有限元软件建立四种模型如下所示：

图1 模型结构图

各模型构件截面和荷载相同，具体区别：模型1. 结构形式为钢框架，梁柱刚接，且柱底固接；模型2. 结构形式与模型1 相同，同时在楼层处设置水平支撑；模型3. 结构形式为柱强轴方向为刚接，弱轴方向设置柱间支撑；模型4. 结构形式与模型3 相同，同时在楼层处设置水平支撑[1]。

2 分析结果

2.1 变形分析

为体现水平支撑对结构抗扭刚度的影响，在楼层一角分别施加两种水平荷载，荷载a：沿钢柱强轴方向，荷载b：沿钢柱弱轴方向。

两种荷载作用下结构变形分别如下所示：

图2 荷载a 作用下的结构变形图（mm）

图3 荷载b 作用下的结构变形图（mm）

对比模型1、2 在荷载a、b 作用下的变形，设置水平支撑后

2.2 内力分析

荷载a 作用下的支座反力图如下所示：

图4 荷载a 作用下的支座反力图（kN）

对比模型1、2 和模型3、4 可知，设置水平支撑后，能够将水平力传递给其它竖向构件一些，有利于结构整体受力。荷载b作用支座反力趋势与此相同，不再累述[2]。

3 结语

通过上述对比分析可以得出以下结论：

（1）水平支撑能减小结构的最大水平位移，当结构在荷载方向的刚度越弱，该作用越明显；

（2）设置水平支撑后能减小平台角部的变形差，即减小平台在不均匀荷载作用下的扭转效应，且结构的刚度越弱，其抗扭作用越大。

因此，在实际结构设计过程中，尤其当荷载作用较大，分布不均匀，且考虑水平地震作用时，应考虑设置水平支撑，以达到增强结构的水平刚度，减小其扭转效应，提高其舒适性，协调结构变形，同时也能较好地将水平荷载传递给其他竖向构件，共同受力[3]。