El objetivo principal de colocar una armadura de brazo extendido entre la columna del marco exterior y el tubo central es reducir el desplazamiento lateral estructural. Su mecanismo es aumentar la fuerza axial de la columna del marco exterior bajo cargas horizontales, aumentando así el momento de vuelco soportado por el marco y reduciendo el momento de vuelco del tubo central. Su efecto antiflexión sobre la estructura puede aumentar eficazmente la rigidez lateral de la estructura, reducir el movimiento lateral de la estructura y, en general, también reducir la relación de reparto de esfuerzo cortante del marco exterior. Para la estructura de tubo central del marco, la instalación de una armadura de brazo extendido reduce significativamente el desplazamiento lateral, mientras que para la estructura de tubo dentro de tubo, el efecto de reducción del desplazamiento lateral es muy pequeño.
La función de instalar una cercha de cintura alrededor de la estructura es cambiar uniformemente la fuerza axial soportada por cada columna del marco, mejorando así la capacidad del marco exterior para resistir el momento de vuelco y reducir el desplazamiento lateral, pero no es tan eficaz como extender el brazo. En la estructura de tubo central del marco, dependiendo del número y la disposición de las columnas externas del marco, las cerchas de cintura se pueden colocar o no; Debido al hecho de que la cercha de cintura puede reducir el retraso de corte de las estructuras de tubo del marco, la cercha de cintura puede aumentar la rigidez general de la estructura y reducir su desplazamiento lateral en estructuras de tubo en tubo.
La estructura puede diseñarse con uno o ambos de los componentes anteriores, según la situación específica. Los pisos con cerchas de brazos extendidos y cerchas de cintura pueden denominarse colectivamente pisos reforzados.
Después de instalar la capa de refuerzo, la rigidez de la estructura a lo largo de la dirección de la altura es desigual y el cambio repentino de rigidez provoca un cambio repentino en la fuerza interna. Por lo tanto, habrá cambios significativos en la fuerza interna de los componentes en la capa de refuerzo y las capas adyacentes. La configuración es un cambio direccional y cuanto mayor sea la rigidez de la capa de refuerzo, mayor será el grado de mutación de la fuerza interna, lo que producirá un efecto de capa débil.
Por lo tanto, en el diseño de estructuras resistentes al viento, el uso de cerchas de brazos extendidos y cerchas de cintura tiene un buen efecto. Se pueden utilizar capas reforzadas con alta rigidez para formar una mayor rigidez lateral.
En el diseño de estructuras sísmicas, los efectos adversos causados por capas débiles deben minimizarse tanto como sea posible. Por lo tanto, cuando no es necesario colocar una capa de refuerzo, no es necesario colocar una capa de refuerzo. Cuando se necesita una capa de refuerzo, tampoco es aconsejable utilizar brazos de extensión y cerchas de cintura excesivamente rígidos para evitar cambios excesivos de rigidez en el alcance de la capa de refuerzo.
Las cerchas de brazo y de cintura se pueden disponer a lo largo de la altura para un piso (una vía) o para varios pisos (varias vías). Las investigaciones han demostrado que el efecto de reducción del desplazamiento lateral es mejor para las cerchas de brazo extendido de varias vías que para las cerchas de brazo extendido de una sola vía, pero la cantidad de estructuras de brazo extendido no es directamente proporcional a la reducción del desplazamiento lateral. Cuando se instalan más de cuatro cerchas de brazo extendido, el efecto de reducción del desplazamiento lateral ya no es significativo.
El efecto de reducción del desplazamiento lateral varía según la posición del brazo de extensión. Las investigaciones han demostrado que cuando solo se instala una armadura de brazo de extensión a lo largo de la altura, se puede colocar a 2/3H de la estructura para lograr el mejor efecto de reducción del desplazamiento lateral. Sin embargo, para reducir el momento de vuelco del tubo interior, cuanto más bajo, mejor; al instalar dos armaduras de pluma, una se puede colocar a una altura de 0.7H y la otra se puede colocar a aproximadamente 0.5H. En el diseño estructural general de gran altura, se requiere un análisis de sensibilidad para determinar la posición más efectiva y adecuada para la armadura de brazo extendido con el fin de estudiar su estructura específica.
La configuración de la armadura de cintura en la estructura de tubo en tubo depende del efecto de reducción del retraso de corte.
Debido a los diferentes tipos de estructuras específicas y diseños de edificios, la capa de refuerzo de la estructura generalmente debe ser coherente con la capa de equipamiento y la capa de refugio de los edificios de gran altura. Sin embargo, se debe hacer hincapié en la optimización cooperativa de la mecánica y la estructura del edificio, incluida la posición y la cantidad de capas de refuerzo.
Desde una perspectiva técnica específica, la rigidez de la armadura de brazo extendido y de la armadura de cintura no debe ser demasiado alta. Si se utiliza una viga de alma sólida de hormigón armado con una altura de piso completa, no solo la rigidez cambiará demasiado de repente, sino que las columnas del marco superior e inferior conectadas a ella serán muy desfavorables. Estas columnas son propensas a las bisagras plásticas, grietas e incluso daños, presentando un concepto sísmico desfavorable de "vigas fuertes y columnas débiles". Por lo tanto, tanto la armadura de brazo extendido como la armadura de cintura deben adoptar estructuras de armadura, siendo las estructuras de acero más fáciles de construir y superiores a las armaduras de hormigón armado con acero.
Debido a los efectos adversos de la instalación de capas de refuerzo en estructuras sísmicas, la rigidez de la capa de refuerzo es mucho mayor que la de otros pisos y se produce un cambio repentino en las fuerzas internas. Por lo tanto, se debe mejorar el rendimiento sísmico de la capa de refuerzo y de los componentes verticales adyacentes a la capa de refuerzo.
En general, las medidas de construcción sísmica para componentes de hormigón armado en los pisos adyacentes superiores e inferiores deben elevarse en un nivel, y no podrán elevarse si se trata de un nivel especial.
Los cordones superior e inferior de la armadura de brazo extendido son componentes importantes de la armadura, que inevitablemente sufren deformaciones por tracción y compresión. A veces, la losa del piso se encuentra a la misma altura. Por lo tanto, si el cálculo se basa en el supuesto de rigidez infinita de la losa del piso, la armadura de brazo extendido debe separarse para liberar la deformación por tracción y compresión de los cordones superior e inferior. Alternativamente, al calcular la losa del piso se adopta el supuesto de membrana elástica. En el diseño real, se deben proponer diferentes medidas de construcción y supuestos de cálculo en función de la situación específica en la capa de refuerzo.
Cuando se utiliza una armadura de brazo extendido o una armadura de cintura como componente de capa de transferencia, no solo es necesario verificar su deformación vertical y capacidad de carga, sino que también se deben establecer requisitos especiales y estrictos para el desempeño sísmico de dichos componentes.
En áreas de fortificación de alta intensidad, se deben tomar medidas y requisitos de diseño de desempeño adicionales cuando se instalan pisos de refuerzo en edificios altos o particularmente irregulares. Para garantizar su seguridad ante terremotos medianos o grandes, se puede exigir que sus miembros y los miembros adyacentes no cedan ante terremotos medianos o grandes, o incluso se pueden exigir requisitos de desempeño más altos. Según la altura y la importancia de la estructura, es recomendable utilizar análisis elasto-plástico estático o análisis de historial de tiempo para probar el desempeño de la estructura ante terremotos medianos y grandes, a fin de evaluar su capacidad para lograr los objetivos de desempeño sísmico de diseño.
La armadura de brazo extendido está conectada a la armadura de cintura, al marco exterior y al tubo central. Además de diseñar de acuerdo con el nivel de resistencia sísmica de un nivel, se deben tener en cuenta las siguientes medidas en el diseño real.