本章可为工程师的选择提供依据 但增加了对结构屈服强度上限的规定 对于不同设防类别的设防标准 多高层钢结构中低于1/3总高度的框架柱 构件塑性耗能区采用的钢材尚应符合下列规定 因此抗震构造可适当降低 因为轴力较小 引导构件相对强弱符合延性开展的要求 结构构件延性等级依次降低 从而降低能耗 采用下列措施进行延性开展机构的控制 钢结构构件关键性焊缝的填充金属应检验Ⅴ形切口的冲击韧性 17.1.3 使用功能和附属设施功能的要求 针对钢结构特点 按照钢结构房屋连接焊缝的重要性 按本标准第17.2节的有关规定进行设防地震下的承载力抗震验算 50223的规定采用 1 宜提高侧移要求 同层框架柱的性能系数宜高于框架梁 当结构均匀对称并具有清晰直接的地震力传递路径时 本条为现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 经综合分析比较选定其抗震性能目标 离散性很大 构件塑性耗能区的抗震承载性能等级及其在不同地震动水准下的性能目标可按表17.1.3划分 本章条文主要针对标准设防类钢结构 验算本地区抗震设防烈度的多遇地震作用的构件承载力和结构弹性变形(小震不坏) 进行塑性开展机构的控制 重点设防类钢结构承载力约提高25％ 1 由于实际工程中经常发生高钢号钢材由于各种原因降级使用的情况 采用低延性-高承载力设计思路时 框架梁端 真正做到“强连接弱构件”和实现设计确定的屈服机制 为降低造价 避免不必要的抗震构造 按高延性-低承载力思路进行的设计 3)钢材应满足屈服强度实测值不高于上一级钢材屈服强度规定值的条件 1)采用能力设计法 故称之为“基本完好” 结构根据预先设定的延性等级确定对应的地震作用的设计方法 另外 弹塑性层间位移角限值可增加25％ 17.1.2 当竖向不均匀则可能出现应力集中或产生延性要求较高的区域而导致结构过早破坏 轻微变形指层间侧移约1/200时塑性耗能区的变形 在其他要求一致的情况下 使结构的周期与地震波强度最大时段的特征周期避开 根据其延性验算设防地震作用的承载力(中震可修) 关键构件和节点可按下列原则确定 17.1.7 尚应采用能力设计法进行塑性机构控制 水平伸臂与竖向桁架交汇区杆件 表17.1.4-1仅作为参考 伸臂结构竖向桁架的立柱 本章适用于抗震设防烈度不高于8度(0.20g) 良好的可焊性和合格的冲击韧性是抗震结构的基本要求 由于目前相关设计经验不多 Q345钢不应低于C级 位于塑性耗能区的构件进行承载力计算时 不同结构对不同楼层的延性需求均不相同 为避免结构在罕遇地震下倒塌 4)钢材工作温度时夏比冲击韧性不宜低于27J 因此 无法达成预想的破坏机构时 我们在汶川地震见到了许多此类破坏案例 框架梁的性能系数应高于消能梁段 近年来 3)框架结构的梁腹板与柱的连接焊缝 Q420及Q460钢不应低于D级 塑性耗能区性能系数取值最低 反之 对于多高层民用钢结构 不需严格执行 塑性耗能区钢材可不满足屈服强度实测值不高于上一级钢材屈服强度的条件 由于地震的复杂性 根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 4)必要时可调整截面或重新设定塑性耗能区的性能系数 当按本标准进行性能化设计 其材料应符合下列规定 而柱子内的轴力由竖向重力荷载产生的部分无法卸载 注 支撑结构和框架-支撑结构的构件和节点的抗震性能化设计 需要特别指出的是本条第1款 计算确定时 本标准按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 一般应采用高延性-低承载力的设计思路 通常其余构件与节点可处于弹性状态并满足设计承载力要求 承载性能等级提高一级的设计手法 可忽略机构控制验算 钢结构抗震性能化设计 对框架结构 2)设定塑性耗能区的性能系数 权衡承载力和延性 钢结构的性能化抗震设计可通过以下四个方面实现 17.1.5 y 根据不同的性能要求 2 仅塑性耗能区屈服的结构可考虑刚度折减 50011一致即能保证当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时 Q420及Q460钢不应低于C级 即允许耗能构件的损坏处于日常维修范围内 本条表17.1.4-2为实现高延性-低承载力 合理用钢”的经济政策 本章所有规定均针对结构体系中承受地震作用的结构部分 50011及《构筑物抗震设计规范》GB “多遇地震不坏” 本标准采用延性等级反映构件延性 17.1 对于很多结构 震后损失和修复难易程度等 抗震设防类别为标准设防类(丙类)的建筑 act 但塑性变形必须控制在对结构整体危害较小的部位 根据材料调研结果显示 能够适应较大的塑性变形 如梁端形成塑性铰是可以接受的 本条为性能化设计的基本原则 5 由于设计条件及要求的多样化 支撑的性能系数宜高于框架梁 本标准简称为“高延性-低承载力”和“低延性-高承载力”两种抗震设计思路 3 50191类似 但此时应采取可靠措施保证其处于弹性状态 17 各楼层也可采用不同的结构构件延性等级 满足本章规定的钢结构无需满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 为贯彻国家提出的“鼓励用钢 即层间位移角限值要求适当加严 当不同楼层的实际性能系数明显不同时 3)引入相邻构件材料相对强弱系数 地震动参数和性能化设计原则应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011及《构筑物抗震设计规范》GB 本章钢结构抗震设计思路是进行塑性机构控制 适用范围可放宽 承载性能等级反映构件承载力 首次提出了关键性焊缝的概念 塑性耗能区宜为耗能梁段 本条要求可适当放宽 抗震设计仅是利用有限的财力 我国钢材平均屈服强度是名义屈服强度的1.2倍 2)当工作温度不高于0℃但高于—20℃时 不同点仅在于地震作用按小震设计意味着延性仅有一种选择 钢结构构件的抗震性能化设计可采用下列基本步骤和方法 关键构件和节点取值较高 使地震造成的损失控制在合理的范围内 结构类型和不规则性 让结构在设防地震强度最强的时段到来之前 1)钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85 在满足一定强度要求的前提下 基本完好指承载力设计值满足刚度适当折减后的内力设计值要求或承载力标准值满足要求 如虽然大部分多高层钢结构适合采用高延性-低承载力设计思路 3 使得结构在相同的安全度下 见表17.2.2-1 y 验算其罕遇地震作用的弹塑性变形(大震不倒) 弹性区在强烈地震作用下仍处于弹性设计阶段 无须进行机构控制验算 一般来说 本款主要是为了保证焊缝和构件具有足够的塑性变形能力 弹性变形与塑性变形(延性)均可消耗能量 在多遇地震作用下 2 并参照AISC341-05规范 y 关键构件和节点的性能系数不宜小于0.55 17.1.7 主体结构不受损坏或不需修理可继续使用 本款要求与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 又适用于构筑物 钢结构布置应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB f 但当性能系数小于1时 性能6或性能7时 这种利用某些构件的塑性变形削减地震输入的抗震设计方法可降低假想弹性结构的受震承载力要求 17.1.4 3 显著变形指层间侧移为1/50～1/40时塑性耗能区的变形 当所有构造要求均满足结构构件延性等级为Ⅰ级的要求时 /f 表17.1.4-1 4 对于框架结构 50011的规定进行多遇地震作用验算 Ⅰ级至Ⅴ级 框架梁端 因为柱子内出现塑性铰后 一般规定 不同结构体系和截面特性的钢结构 1)建立合适的结构计算模型进行结构分析 50011-致 2)钢材应有明显的屈服台阶 一般来说 2 1 f 特殊设防类钢结构采用承载性能等级保持不变 设计人员应避免选择在加工过程中已损失部分塑性的钢材作为塑性耗能区的钢材 整个结构中不同部位的构件 弹性承载力要求越低 本标准第17.2节及第17.3节为这些原则的具体化 选择塑性耗能区截面 塑性耗能区宜为框架梁端 塑性耗能区承载性能等级参考选用表 如首层为薄弱层时 有时将导致设计不合理 表17.1.3 采用低延性-高承载力设计思路时 因此抗震设防的钢结构除应满足基本性能目标的承载力要求外 y 因此 性能1～性能7性能目标依次降低 满足设防地震作用下考虑性能系数的承载力要求后 1)框架结构的梁翼缘与柱的连接焊缝 在有可靠的设计经验和理论依据后 1)当工作温度高于0℃时 削减刚度 需要抵抗随后伴随侧移增加而出现的新增弯矩 关键构件的性能系数不应低于一般构件 塑性耗能区宜为成对设置的支撑 采用抗震性能化设计的钢结构构件 50011及《构筑物抗震设计规范》GB 17.1.6 因此 由于现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 并不是要求结构所有构件满足小震承载力设计要求 进行竖向构件的弹塑性层间位移角验算 结构构件在整个结构中的作用 柱脚 采用合理的承载性能等级 本标准第17.2.4条～第17.2.12条为机构控制验算的具体规定 则对地震性能的预测更为可靠 50011的弹塑性层间位移角限值 除塑性耗能区外 值得特别注意的是本标准规定的材料要求 2 1 ＝f 钢结构构件的抗震性能化设计应根据建筑的抗震设防类别 由于地震作用的不确定性 屈服将限制在第一层 结构承载力及侧移应满足其规定 50011性能化设计指标要求的具体化 结构构件最低延性等级 由于地震作用的不确定性 其构件实际具有的受震承载力很高 17.1.6 按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 但对于多层钢框架结构 框架-偏心支撑结构的支撑系统 50011第1章～第5章的规定 3 只要提出合适的性能目标 当塑性耗能区的最低承载性能等级为性能5 4)节点域及其上下各600mm范围内的柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的连接焊缝 y 可按表17.1.4-1初步选择塑性耗能区的承载性能等级 4 给出的是型材加工前的钢材特性 当结构构件承载力满足延性等级为Ⅴ级的内力组合效应验算时 基于这样的观点 这样结构整体内将会发生较难把握的内力重分配 对于框架-偏心支撑结构 抗震设计最重要的是概念设计 17.1.4 可有不同的性能系数 50191规定的抗震设计原则 4条关键性焊缝分别为 为引导合理设计 除采用低延性-高承载力设计思路且采用地震危害较小的结构外 17.1.1 钢结构建筑的抗震设防类别应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 而当柱子截面内出现塑性变形时 通过罕遇地震下结构的弹塑性分析或按构件工作状态形成新的结构等效弹性分析模型 节省造价 当超强系数按η 结构遵循现有抗震规范的规定 50191的抗震设计原则与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 同一部位的水平构件和竖向构件 随着国家经济形势的变化 应用本章规定时尚应根据各类建筑的实际情况选择合适的抗震策略 如高烈度区民用高层建筑不应采用低延性结构 增加了钢结构构件和节点的抗震性能化设计内容 Q235 17.1.2 钢结构的应用急剧增加 一般规定 17.1.5 设计者应根据国家制定的安全度标准 采用合理的抗震设计思路才能在保证抗震设防目标的前提下减少结构的用钢量 17.1 均可达成大致相同的设防目标 根据结构要求的不同 同层框架柱的性能系数宜高于支撑 薄弱部位 应采取补偿措施 性能化设计的适用面广 实际工程按照某类特定延性的要求实施 实际上按照本章通过能力设计后 增大结构的周期 比如 更具经济性 3 采用低延性-高承载力的抗震思路可能更为合理 应满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 基本与需验算疲劳的非焊接结构的性能相当 完好指承载力设计值满足弹性计算内力设计值的要求 彼此间结构延性差异较大 结构底层是所有楼层延性需求最高的部分 宜采用低延性-高承载力的设计思路 延性等级和承载性能等级的合理匹配实现“高延性-低承载力 为塑性耗能区钢材屈服强度实测值 除单层钢结构外 对于框架-中心支撑结构 延性等级提高一级或延性等级保持不变 确保延性开展机构的实现 对于支撑结构 通过增加其承载力保证结构预定传力途径的构件和节点 采用不同的抗震构造 钢结构构件的性能系数应符合下列规定 结构部分构件先行屈服 延性比承载力更为重要 使其实际承载性能等级与设定的性能系数尽量接近 关键传力部位 支撑系统构件尚应考虑压杆屈曲和卸载的影响 投资大小 采用的也是某种性能化设计的手段 单层工业厂房也更适合采用低延性-高承载力的抗震思路 直接传递转换构件内力的抗震构件等都应按关键构件处理 17.1.3 低延性-高承载力”的设计思路 3 2)框架结构的抗剪连接板与柱的连接焊缝 其后果就不易预料 低取值见本标准第17.2节 对于结构来说 由于非塑性耗能区构件和节点的承载力设计要求取决于结构体系及构件塑性耗能区的性能 低延性-高承载力设计思路的具体规定 性能系数的高 4 根据性能化设计的钢结构 除单层和顶层框架外 并按本标准第17.3节的规定对不同延性等级的相应要求采取抗震措施 塑性耗能区及其连接的承载力应符合强节点弱杆件的要求 但由于结构具有一定的延性 50223规定的原则 众所周知 本章的适用范围暂时压缩在较小的范围内 2 2)引入非塑性耗能区内力调整系数 3)当工作温度不高于—20℃时 屈强比不应高于0.9 塑性转动能力很强 场地条件 为塑性耗能区钢材设计用屈服强度 尤其是Q235钢 Q235 大部分钢结构构件由薄壁板件构成 因此侧移限值要求和现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 本款规定了弹性区钢材在不同的工作温度下相应的质量等级要求 比如偏心支撑的耗能梁段在多遇地震作用下即可进入塑性状态 当然隔震设计也是利用此原理进行 选用不同的性能系数 1 进行小震计算时 其抗震设计准则如下 结构满足多遇地震下承载力要求 是对加工后的构件的要求 采用低延性-高承载力思路设计的钢结构 构件塑性耗能区的抗震承载性能等级和目标 塑性耗能区宜为成对设置的支撑 5 对支撑结构和框架-中心支撑结构的支撑系统 而对于工业建筑 注 结构高度不高于100m的框架结构 钢材的质量等级应符合下列规定 因此针对结构体系的多样性及其不同的设防要求 虽然结构真正的设防目标为设防地震 50011的规定 即室外地面到主要屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋面的部分) 结构延性差 设防烈度 17.1.1 因此无需采用中震弹性的设计 基本可适用于所有的结构 为了避免塑性铰发生在非预期部位 整个结构可采用相同的结构构件延性等级来保证满足延性需求 钢结构抗震性能化设计 我国是一个多地震国家 因此本条仅规定了构件塑性耗能区的抗震性能目标 Q390 相对于标准设防类钢结构 表17.1.4-2 按本章进行性能化设计时 我国目前很多型材的材质报告 此时可采用耗能构件刚度适当折减的计算模型进行弹性分析并满足承载力设计值的要求 H为钢结构房屋的高度 本条是对有抗震设防要求的钢结构的材料要求 同层框架柱的性能系数宜高于框架梁 为简化设计 甚至难以实现 50011的规定 可考虑将该构件刚度折减形成等效弹性模型 结构延性越好 因此可适当降低对材料屈强比要求 延性等级提高两级或延性等级保持不变 补充规定了塑性耗能区钢材应满足屈服强度实测值不高于上一级钢材屈服强度的条件 构件和节点的延性等级应根据设防类别及塑性耗能区最低承载性能等级按表17.1.4-2确定 重点设防类钢结构拟采用承载性能等级保持不变 3)其他构件承载力标准值应进行计入性能系数的内力组合效应验算 框架梁的性能系数宜高于支撑 从而使结构对地震具有一定程度的免疫功能 17 其工作温度时夏比冲击韧性不应低于27J 首先必须保证必要的延性 因此结构的延性较好 另外 本条对标准设防类的建筑根据设防烈度和结构高度提出了构件塑性耗能区不同的抗震性能要求范围 当结构延性较差时 在本标准中特指在规定的设防类别下延性要求最低的钢结构 通过对承载力和延性间权衡 act 注 2 在大多数情况下 50191中针对特定结构的构造要求和规定 且伸长率不应小于20％ 其质量等级不应低于B级 则弹性承载力要求高 抗震设计的本质是控制地震施加给建筑物的能量 应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 在延性等级保持不变的情况下 在低烈度区 特殊设防类钢结构承载力约提高55％ 承载性能等级提高两级的设计手法 Q390 Q345钢不应低于B级 在能量输入相同的条件下 本标准称为“性能化设计方法” 地震作用并不是结构设计的主要控制因素 因此本章既适用于建筑物 1 结构形式日益丰富 结构的抗震设计均允许结构在地震过程中发生一定程度的塑性变形