目前，钢框架的形式主要有纯框架(UBF)、中心支撑框架(CBF)、偏心支撑框架(EBF)和隅撑支撑框架(KBF)。纯框架(UBF)结构体系在地震的作用下结构将产生较大的侧移，一旦达到结构的极限，会发生严重破坏，甚至倒塌。框架支撑(CBF、EBF、KBF)结构体系是在纯框架结构体系的基础上布置一定数量的支撑，支撑作为弯曲结构，是结构的第一道防线，如果发生地震，可减小结构的层间位移；框架结构作为第二道防线，两者协同工作能使结构产生良好的抗震性能。
本文通过有限元方法对中心支撑型式框架一支撑、偏心支撑型式框架一支撑、隅撑支撑型式框架一支撑及纯钢框架结构在地震作用下的响应进行对比分析，探讨不同形式支撑对多层轻钢结构抗震性能的影响。
1.1框架模型
本文采用6层钢框架模型，层高3m，基本柱网15m×30m，结构横向三跨，跨度分别为6m、3m、6m，共15m，纵向柱距6m，五个柱距，共30m，结构的平面图、立面图如图1、2所示。框架结构与支撑均采用H型钢，钢材型号为Q235，弹性模量E=2．06×10MPa，主要结构构件尺寸见表1。
1.2支撑布置方案
方案1：6层纯框架钢结构体系，作为原型对比结构，形式如图3(a)所示。
方案2：在方案1结构的基础上对称布置单斜杆中心支撑，形式如图3(b)所示。
方案3：在方案 1结构的基础上对称布置单斜杆偏心支撑，形式如图3(c)所示。
方案4：在方案 1结构的基础上对称布置单斜式隅撑支撑，形式如图3(d)所示。
1.3三维模型的建立
运用SAP2000有限元分析软件建立三维空间模型。
2 计算参数
2.1地震波的选取抗震设防烈度为8°，建筑场地类别为Ⅱ类场地，设计地震分组第一组，特征周期Tg =0.35s，取钢结构阻尼比ξ= 0.05。选择 EL-Centro波、Taft波两组比较典型的天然波对结构进行时程分析，地震波的波峰值：EL-Centro波峰值为341.7cm/s2，Taft波峰值为152.7cm/s2。
2.2时程分析参数的选取
墙体、楼板白重均以恒载考虑，恒荷载取4kN/m2，楼顶活荷载取0.5kN/m2。，标准层活荷载取2kN/m2，选取8度罕遇地震作用下地面运动加速度最大值400cm/s2，基本地震加速度取 0.20g，输出时段大小取 0.02s，输出时段数为1500。
3 分析结果
3.1抗侧力分析
抗侧力分析主要应用于钢结构房屋中受力体系的分析研究。框架支撑结构体系作为双重抗侧力体系，整体抗侧力刚度要大于纯框架结构体系。本文对四种方案的结构模型顶层节点施加 1×10N的水平方向荷载，通过运行分析，计算结果见表2。
从表2中可以看出，结构在顶层节点水平方向荷载的作用下的位移从大到小排序为：方案 1>方案3>方案4>方案2，其中方案2中心支撑结构的位移最小，约为方案 1位移的1/5；后三种方案的抗侧力刚度均大于方案1纯框架结构，方案2的抗侧力刚度是方案1的4.78倍，方案3的抗侧力刚度是方案 1的2.49倍，方案4的抗侧力刚度是方案 1的3.27倍。
3.2模态分析
模态分析主要用于确定结构的动力特性，通过模态分析，可以了解结构的固有频率及振动形式。整理4种方案的前10阶模态的自振周期，结果见表3。
计算结果表明，不同的结构布置方案直接影响了结构的自振周期，随着刚度的增大，结构自振周期相应减小，其中方案2中心支撑结构的刚度最大，自振周期最小；方案4隅撑支撑结构的刚度次之，自振周期只比方案 2大；方案3偏心支撑结构在三种支撑布置方案中刚度最小，自振周期最大；方案 1纯框架结构在四种方案中刚度最小，自振周期最大。
3.3结构地震响应分析
3.3.1基底剪力
方案2、3、4由于布置支撑增大了结构的侧向刚度，致使三种方案的基底剪力均有所增大。方案2、3、4与方案 1基底剪力比较的时程曲线图如图5、6所示。
经过整理，各方案的基底剪力最大值见表4，其中方案2在EL-Centro波作用下基底剪力增大了189%，Taft波作用下的基底剪力增大了225%，方案3、方案 4在 EL-Centro波作用下基底剪力分别增大184%和199%，Taft波作用下的基底剪力分别增大了71%和 146%。
3.3.2层间位移与层间位移角
计算得到各方案的层间位移，见表 5、6。
为了更直观地比较 4种布置方案的优劣，下面列出方案1纯框架结构体系与三种不同支撑布置方案的层间位移角曲线，如图7、8所示。
3．3．3顶层最大位移
计算得到各方案的顶层最大位移结果见表7。由表7中数据可知，由于支撑的布置减弱了地震波对结构的顶层位移的影响，其中方案2在EL-Centro波和Taft波作用下与方案 1相比，顶层位移分别减少了36%和 31%；方案 3在 EL-Centro波和Taft波作用下与方案1相比，顶层位移减少了2%和32%；方案4在EL-Centro波和Taft波作用下与方案 1相比，顶层位移减少了14%和 18%。从数据分析可以看出，方案2对顶层最大位移控制效果最好。
4结论
1)四种方案中，方案2抗侧力刚度最大，方案4次之，方案 3再次之，方案 1抗侧力刚度最小；刚度的变化直接影响了结构的自振周期，抗侧力度越大自振周期越小。
2)由于支撑的布置增大了结构的侧向刚度，致使方案 2、3、4的基底剪力均有所增大。
3)方案2、3、4较方案 1的层间位移、层间位移角与顶层最大位移均有所减小，其中方案2的控制效果最为明显。
4)通过对比分析，在8度罕遇地震作用下方案2即布置中心支撑的轻钢框架结构整体抗震性能优于其他三种方案。