钢结构为什么一定要加斜撑

我们可能小时候都学过，三角形具有稳定性，而四边形就没有。

比如我们用木条钉一个长方形，用力一推，就变成平行四边形了。但如果用木条钉一个三角形，就很难让它变形。

但可惜的是，我们的房子在立面上大多数都是长方形的，方方正正的小盒子，但我们显然不

想让我们的房子轻轻一推或者随便一地震就变成平行四边形，然后发生垮塌事故。

怎么办呢？

还是用木条的例子。就好比说我要用木条钉一个四边形的画框。怎么样能让这个画框更结实

更不容易变形呢？

三种常见的方法：

1、在画框的角部钉加固小木条，让木条与木条之间的夹角保持90度，这样一来，画框就很

难变成平行四边形了。

2、在这个画框的背面钉一个 X 形的木条，或者人字形、V 字形、K 字形的木条，变四边形

为多个三角形的组合，这样画框也很难再变形了。

3、在画框的四根木条之间镶进去一块结实的木板，因为木板很难变形，所以，画框被里面

的这块木板撑住，也不会轻易变形了。

在实际的结构工程中，第一种叫做“框架moment frxxxxame”，第二种叫做“带支撑的框架braced frxxxxame”，第三种叫做“带边框的框架-剪力墙”。

对于第一种框架来说，关键的部位就是梁和柱相交的节点区域，也就是相当于我们上面木条

画框里角部的加固小木条。简单说，地震的时候，节点区域是真正的耗能区域。

对于第二种带支撑的框架来说，按照耗能部位的不同，其实又可以分成好几类。

比如这一种 CBF，也就是中心支撑，一般来说是支撑本身是耗能构件，地震能量主要由斜向

支撑的受拉和受压屈服来消耗。

而另一种EBF，也就是偏心支撑，虽然看起来跟中心支撑差不多，但其实耗能部位完全不同，设计考虑也不一样。主要的耗能部位集中在特殊设计的耗能梁段。

当然还有另一种可能，就是这个带支撑的框架有额外的耗能和限位机构，可能是液压或者橡

胶阻尼器，也可能是形状记忆合金这样的智能材料，甚至可能是可以主动响应的液压千斤顶。

当然，以上我画的都是非常非常夸张的示意图，现实中的变形当然要比这个小得多。

那么现实中是什么样的呢？

这是地震中变形的 CBF 支撑。中间区域并不是油漆被磨掉了，而是因为钢梁的变形过大，超过了油漆层的变形能力，所以油漆在地震中脱落了，显示出了明显的变形区域。

这是地震中变形的 CBF 的 X 形支撑。可以明显看到这个 X 形支撑原来的位置，也就是装饰

面层里那个 X 形的凹槽。

这是地震后的 EBF 偏心支撑。同样，我们可以看到中间的耗能梁段的掉漆。

事实上，带支撑的框架是一种很高效的抗震体系，而且尤其适合已有房屋的抗震加固，后期

加装相对方便。所以在日本、加州这些地震高发区域比较常见。

举个例子，这是日本东北大学的化学系教学楼：

这栋教学楼在 2011 年矩震级高达 9.1 级的东日本大地震中毫发无损。

即便是以轻灵著称的妹岛老师的作品，该有支撑的地方一样要有。我个人觉得，这才是好的

建筑师。

比如 Tsuchihashi 住宅，

再比如 Shibaura House，斜撑更为明显：