一些建築中出現的鋼結構的作用是什麼？

01-04

請問如下圖所示的鋼結構可能的作用是什麼？（圖片為某海外國家某高校的教室）

簡單說，這可能是 CBF 或者 EBF 中的斜撐。

詳細說，那就說來話長了。

我們可能小時候都學過，三角形具有穩定性，而四邊形就沒有。

比如我們用木條釘一個長方形，用力一推，就變成平行四邊形了。但如果用木條釘一個三角形，就很難讓它變形。

但可惜的是，我們的房子在立面上大多數都是長方形的，方方正正的小盒子，但我們顯然不想讓我們的房子輕輕一推或者隨便一地震就變成平行四邊形，然後發生垮塌事故。

怎麼辦呢？

還是用木條的例子。就好比說我要用木條釘一個四邊形的畫框。怎麼樣能讓這個畫框更結實更不容易變形呢？

三種常見的方法：

在畫框的角部釘加固小木條，讓木條與木條之間的夾角保持90度，這樣一來，畫框就很難變成平行四邊形了。
在這個畫框的背面釘一個 X 形的木條，或者人字形、V 字形、K 字形的木條，變四邊形為多個三角形的組合，這樣畫框也很難再變形了。
在畫框的四根木條之間鑲進去一塊結實的木板，因為木板很難變形，所以，畫框被裡面的這塊木板撐住，也不會輕易變形了。

在實際的結構工程中，第一種叫做「框架 moment frame」，第二種叫做「帶支撐的框架 braced frame」，第三種叫做「帶邊框的框架-剪力牆」。

對於第一種框架來說，關鍵的部位就是梁和柱相交的節點區域，也就是相當於我們上面木條畫框里角部的加固小木條。簡單說，地震的時候，節點區域是真正的耗能區域。

對於第二種帶支撐的框架來說，按照耗能部位的不同，其實又可以分成好幾類。

比如這一種 CBF，也就是中心支撐，一般來說是支撐本身是耗能構件，地震能量主要由斜向支撐的受拉和受壓屈服來消耗。

而另一種 EBF，也就是偏心支撐，雖然看起來跟中心支撐差不多，但其實耗能部位完全不同，設計考慮也不一樣。主要的耗能部位集中在特殊設計的耗能梁段。

當然還有另一種可能，就是這個帶支撐的框架有額外的耗能和限位機構，可能是液壓或者橡膠阻尼器，也可能是形狀記憶合金這樣的智能材料，甚至可能是可以主動響應的液壓千斤頂。

當然，以上我畫的都是非常非常誇張的示意圖，現實中的變形當然要比這個小得多。

那麼現實中是什麼樣的呢？

這是地震中變形的 CBF 支撐。中間區域並不是油漆被磨掉了，而是因為鋼樑的變形過大，超過了油漆層的變形能力，所以油漆在地震中脫落了，顯示出了明顯的變形區域。

這是地震中變形的 CBF 的 X 形支撐。可以明顯看到這個 X 形支撐原來的位置，也就是裝飾面層里那個 X 形的凹槽。

這是地震後的 EBF 偏心支撐。同樣，我們可以看到中間的耗能梁段的掉漆。

事實上，帶支撐的框架是一種很高效的抗震體系，而且尤其適合已有房屋的抗震加固，後期加裝相對方便。所以在日本、加州這些地震高發區域比較常見。

舉個例子，這是日本東北大學的化學系教學樓：

這棟教學樓在 2011 年矩震級高達 9.1 級的東日本大地震中毫髮無損。

即便是以輕靈著稱的妹島老師的作品，該有支撐的地方一樣要有。我個人覺得，這才是好的建築師。

比如 Tsuchihashi 住宅，

再比如 Shibaura House，斜撐更為明顯：

[利益相關：學徒我就是研究形狀記憶合金抗震支撐的！！！]

個人理解，希望有不對的，糾正。

首先，鋼結構里，中心支撐即支撐軸線與樑柱交點相交，偏心支撐即支撐軸線與梁軸線交點同樑柱交點有一定的距離，兩交點間的梁段即所謂耗能梁段。

所以關鍵在於看樑柱節點，圖中支撐與樑柱節點相交，應該屬於中心支撐。

至於作用，中心支撐可以作為除主體結構之外的另一套抗震防線，提供抗側剛度，地震來時先由中心支撐耗能作為第一道抗震防線。另如果是偏心支撐則先由耗能梁段耗能。

Concentrically/eccentrically braced frame，目測是CBF，提供側向剪切強度，多用於抗水平地震力。

這是鋼支撐，用以對抗水平力的，外行人看建築看的是豎直，結構人看結構看的是水平

這個是鋼結構裡面的支撐，其目的是為了增加結構的側向剛度。

支撐按照幾何形式，可以分為中心支撐和偏心支撐。

在此引用一下高層民用建築鋼結構技術規程（JGJ99-2015）：

中心支撐，如下：

偏心支撐，如下：

由上圖可見，照片中的支撐由於看不到上面的交點，不能完全確定是中心支撐還是偏心支撐，不過目測來看，應該是中心支撐。

支撐可以布置在新建的結構中，提高結構的側向剛度，也可以用來對已有結構進行加固。別的答主也提到了這一點。

另外提醒一下@張三不瘋，當中心支撐採用普通的支撐形式（型鋼截面或者組合型鋼截面）時，支撐是不能耗能的。只有當中心支撐採用屈曲約束支撐時，支撐才能耗能。

鋼結構斜撐，增加建築側向剛度，作用等同於剪力牆，有利於抗震。

可能是最普通的柱間支撐，也可能是屈曲支撐

抗震的斜撐，保持三角形最穩固原理。

抗震耗能用

框架除了受到豎直向地面的荷載之外，還受水平荷載的作用。所以對於框架來講，柱子的截面尺寸除了滿足抗壓之外，還要抗彎，以防水平向的形變。

所以為了抵抗水平力，有如下幾種選擇——1，將梁作用截面變大或增加水平梁的數量，以減小柱子的高細比，提高豎向剛度；2，增加跨數量，多跨協同作用，且一般中間柱子剛度應比邊上更大；3，增大柱子截面，靠其本身性能抵抗水平力；

而題中所給的解決方式，多數是在跨數一定、且樑柱截面一定（可能是原有無法加大、也可能是設計中的各方面考慮）的時候採取的抵抗措施。簡單理解的話可以把這一榀框架和斜桿抽象成剪力牆。

這個應該是柱間支撐，俗稱剪刀撐

應該類似斜撐構件，我們做混凝土結構時偶爾會用。

以我在加州的經驗，如果你這個樓本來不是鋼結構的話，可能是因為法律提高抗震要求之後進行的強制加固。

順便po個圖，找房子的時候入口看到了這個警示。房子底層是薄弱層，地震中待在房子里會很不安全。於是果斷放棄。

這時候，一般就會用題圖所示的鋼結構對底層進行加固。

可能也有抗震剪刀撐之用吧。

支撐構件。提高結構剛度用的

Lateral Bracing 提高結構側向穩定性作用

看起來是斜撐

實踐是檢驗真理的唯一標準

既然結構那麼簡單

自己做個小實驗不就知道了

比如幾根筷子拼一個平面的方塊。

然後加斜撐

拉一下推一下看看效果

其實很簡單，因為混凝土結構屬於脆性材料只能承壓，不能承受拉力，鋼結構彌補了這個缺點。

支撐，固定，抗剪，抗變形，抗壓。

汗說了等於沒說，就是加固用