隅撑—支撑钢框架是一种具有耗能特性的抗侧力结构体系,在风或地震水平荷载作用下,隅撑—支撑作为主要受力构件进行受力。当隅撑—支撑钢框架受地震作用时,隅撑—支撑作为一个整体的具有耗能特性的抗侧力体系进行工作。在“小震”作用下,隅撑—支撑为结构仅提供抗侧移刚度,隅撑不屈服,使结构具有很好的抗侧移能力。在“大震”作用下,隅撑发生剪切屈服,作为主要耗能构件进行滞回耗能,使结构具有较好的耗能性能和变形能力,从而保护了结构的主构件。在这种结构体系中,把隅撑用作“耗能保险丝”,使塑性破坏控制在结构的次要构件上,保证了结构的主要构件不破坏。为了更好地分析隅撑的耗能性能,定性地给出了隅撑—支撑钢框架在水平荷载作用下隅撑的内力分布情况。
由内力分布可知,隅撑具有梁单元的受力性能,并被支撑分成两个耗能段,每个耗能段在水平力作用下将承受较高的弯矩和均布剪力,轴向力相对较低(和隅撑—支撑间的角度有关),其受力性能与偏心支撑框架中的耗能梁段相似。
由于耗能段所受的剪力分布均匀,如不考虑局部高应变,一旦形成剪切塑性铰,该铰的分布范围将很大,甚至充满整个耗能段。剪切型耗能段具有非常好的变形能力,可以耗散更多的能量。据Engelhardt和Povov分析,细部构造合理的剪切型耗能段,其转动角度可达0.1rad,而弯曲耗能段的转角仅可达到0.02rad。剪切型耗能段比弯曲型耗能段具有更好的延性和耗能能力,设计时应优先选用剪切型耗能段。