17.2.2 A 弯矩效应宜按不计入支撑支点作用的梁承受重力荷载和支撑拉压力标准组合下的不平衡力作用计算 因此在顶层的柱顶形成塑性铰 计算轴力效应时 1)对框架结构 1 图49 拉断或拔出 V 梁在恒载和支撑最大拉压力组合下的变形要求参考了美国抗震规范FEMA450(2003)8.6.3.4.1.2款的规定 在欧洲抗震设计规范EC8 应按本标准表17.2.2-2的规定采用 此时可采用支撑屈曲后的计算模型 结构不丧失稳定性 2 多层框架的顶层柱顶不会随着侧移的增加而出现二阶弯矩 GE 规则结构塑性耗能区不同承载性能等级对应的性能系数最小值宜符合表17.2.2-1的规定 17.2.1 1 式中 应按式(17.2.4-3)计算 w p 应取为0.3 支撑系统梁柱屈服或屈曲前发生屈服 钢结构构件的性能系数应按下式计算 承载力要求必须提高 为连接系数 塑性耗能区的连接计算应符合下列规定 梁拼接的极限受弯承载力(N·mm) earthquack 而按照塑性屈服面的规则 太低 j 4 非耗能梁端 η 均匀受压翼缘有效外伸宽度不大于15ε f 8度且高度大于50m时按弹性或等效弹性计算的构件竖向设防地震作用标准值的弯矩效应(N·mm) 1 A 没有不利影响 则结构的地震作用越大 ) ——节点域的体积 4 Evk2 ——支撑对承载力标准值 2)规则框架 x 1 下层支撑斜杆交汇处节点的极限承载力不宜小于按下列公式确定的竖向不平衡剪力V的η 本条第4款是考虑支撑杆件屈曲后压杆卸载情况的影响 Ω ) 本标准非塑性耗能区内力调整系数采用1.1η Ω 计算重力荷载代表值产生的效应时 u 弹性分析的阻尼比可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB j 2 1)实腹柱刚接柱脚 γ 导致原先承受的竖向力重新转移到相邻柱子 ——梁的净跨(mm) ——在重力荷载代表值作用下柱的剪力效应(N) 中心支撑结构 应按本标准第12.3.3条的规定计算(N/mm 可取钢材屈服强度的0.58倍(N/mm ——分别为重力荷载代表值产生的弯矩效应(N·mm) 2 A β pb2 u 当构件多个截面有孔时 只是演变为所谓的排架 β 为保证结构按设计预定的破坏路径进行 为塑性截面模量 计算弯矩效应时 for η——受压支撑剩余承载力系数 本条第5款的规定原因如下 为了保证屈曲约束支撑在预期的楼层侧移下 2 Ec ——受拉构件或构件受拉区域的净截面面积(mm 按本标准表8.1.1采用 其性能系数依据塑性耗能区的实际承载力确定 当梁腹板采用改进型过焊孔时 α 其中塑性耗能区 pb 可取表中数值乘以1.1 应满足本节各条文的规定 ——构件塑性耗能区截面模量(mm Eb 下翼缘 为了接近框架结构的能量吸收能力 y Evk2 交叉支撑系统中的框架梁 2 M 对于框架-中心支撑结构和支撑结构 2)顶层和出屋面房间的框架梁 塑性耗能区无需进行承载力验算 应按本标准表17.2.2-2的规定采用 因此计算高强螺栓的极限承载力应按螺杆剪断或连接板拉断作为其极限破坏的判别 在恒载和支撑最大拉压力标准组合下的变形不宜超过不考虑支撑支点的梁跨度的1/240 yv 考虑到我国规范体系尚未引入这类计算 br 采用 原因就是锚栓的承载力不足 V 50011-2010第8.2.8条第2款～第5款的规定基本一致 re-sistance中 99计算 并按压弯构件计算 ——钢材超强系数 17.2.6 λ E 采用 人字形或V形支撑 可按本标准第17.2.2-3采用 3)当为屈曲约束支撑 2 ——钢材屈服强度(N/mm GE ) ——分别是柱和梁的钢材屈服强度(N/mm c 将增加结构的用钢量 2 外露式柱脚是钢结构的关键节点 2 M 参考日本相关规定 x 框架结构中框架梁进行受剪计算时 仍要求节点域不先于框架梁端屈服 柱替代 这种性质可极大地简化性能化设计方法 ——分别为支撑连接和拼接的极限受拉(压)承载力(N) ) W y E——钢材弹性模量(N/mm Evk2 γ y 塑性耗能区的性能系数应符合下列规定 ) 因此无需满足强柱弱梁的要求 ) 构成支撑系统的支撑实际会承担竖向荷载 弹塑性分析可根据预期构件的工作状态 Evk2 无需满足强柱弱梁的要求 其非塑性耗能区内力调整系数宜按式(17.2.2-9)采用 锚栓毛截面受拉承载力标准值不宜小于钢柱最薄弱截面受拉承载力标准值的50％ ——i层构件塑性耗能区实际性能系数最小值 与《建筑抗震设计规范》GB γ R 计算重力荷载代表值产生的效应时 中柱采用0.85的系数系考虑了H形截面梁全截面塑性弯矩一般为边缘屈服弯矩的1.15倍左右 ) W 3 M 剪力性能系数不宜小于1.0 柱脚的承载力验算应符合下列规定 17.2.12 支撑系统的立柱柱脚的极限承载力 2 ——框架柱的截面面积(mm 计算要点 交叉支撑节点不平衡力示意 3 2 Eb1 梁应有足够的刚度 因此当框架梁采用S1 注 非塑性耗能区内力调整系数可采用1.0 N ——分别为按弹性或等效弹性计算的支撑对水平设防地震作用标准值的轴力效应 可按本标准表17.2.2-2的规定采用(mm 2 V W Ehk2 Ⅴ形支撑系统中的框架梁在支撑连接处应保持连续 另外 取值 structures 可采用本标准第10章塑性及弯矩调幅设计 y 非塑性耗能区内力调整系数宜取1.0 本款采用非塑性耗能区内力调整系数β j ——分别为上 8度且高度大于50m时按弹性或等效弹性计算的构件竖向设防地震作用标准值的剪力效应(N) 抗剪强度标准值应按0.58f 人字形 V a 梁端的受弯承载力替换为柱端的受弯承载力即可 l y 采用合理的计算假定 弹性区分别采用梁 ——受拉构件或构件受拉区域钢材抗拉强度最小值(N/mm 另外 3 因此层间侧移发展有限 计算要点 钢结构构件的性能系数应符合下列规定 1 3 N′ 应按本标准表(17.2.2-2)的规定采用(mm ) min E2 本标准采用了结合钢号考虑的系数 进行受剪计算时 计算弯矩效应时 V 塑性耗能区构件应取1.0 上 Evk2 17.2.1 条文根据一般钢结构的连续性要求 1)单层框架和框架顶层柱 f α 支撑斜杆 17.2.9 ——分别为消能梁段受剪承载力和计入轴力影响的受剪承载力(N) br 4 交叉支撑的节点竖向不平衡剪力示意见图49 M 受压支撑的卸载系数与长细比有关 锚栓宜符合下列规定 弯矩不会增大 这些构件承载力将出现退化 目的是避免构件在净截面处断裂 3 GE 自我实现的性质 与塑性耗能区连接的极限承载力应大于与其连接构件的屈服承载力 对于关键构件和节点 1 非塑性耗能区内力调整系数可取1.0(N·mm) y 50011的规定采用 滑移后 计算承载力标准值时 η p 按表17.2.2-2取值 翼缘焊接腹板栓接时 滑动过程也是剪应力重分布过程 3 W N 3 N′ P k 17.2.6 f ——分别为按弹性或等效弹性计算的构件水平设防地震作用标准值的剪力效应 2)格构柱分离式柱脚 ——分别为上 3 17.2.4 不规则系数一般取为1.25 计算弯矩及轴力效应时 2 多高层钢结构底层柱的非塑性耗能区内力调整系数不应小于1.35 如果节点域先于梁柱屈服 17.2.4 N η ) 3 应取1.0 4 注 e 当取某一性能系数乘以设防地震作用作为地震作用 l Gc 17.2.5 当不满足强柱弱梁验算时 ——消能梁段塑性截面模量(mm s——塑性铰截面至柱侧面的距离(mm) 其非塑性耗能区内力调整系数不宜小于1.1η i 2 pc 因此应优先采用能够把塑性变形分布在更长长度上的延性较好的改进型工艺孔 N′ B 构件截面模量W u 1 A 不宜小于与其相连斜撑的1.2倍屈服拉力产生的剪力和组合拉力 本层的受剪承载力比相邻上一层的受剪承载力高出25％ 横梁与立柱的汇交点 Eb 2 结构的抗震设计具有循环论证 ——考虑轴心影响时柱的塑性受弯承载力 是考虑实际屈服强度超出设计屈服强度 塑性耗能区最好不设拼接区 也是震害多发部位 规则结构塑性耗能区不同承载性能等级对应的性能系数最小值 S2级截面时 ——构件塑性耗能区实际性能系数 2 3 ——消能梁段腹板截面面积(mm 因此无需满足强柱弱梁的要求 弯矩不增大 φ——支撑稳定系数 /N 按简支梁分析的梁端截面剪力效应(N) V ——节点域弯矩系数 性能系数可根据承载性能等级按本标准表17.2.2-1采用 ——按屈服强度计算的构件实际截面承载力标准值(N/mm 当框架结构的梁柱采用刚性连接时 η ) 50011-2010第9.2.10条的规定基本一致 在《建筑抗震设计规范》GB 应按表17.2.9采用 柱子和斜撑形成了一个几何不变的三角形 Ehk2 下层支撑斜杆与横梁的交角 M V 交叉支撑结构 框架-支撑结构 2 式中 所有构件性能系数均根据本条要求采用 ——柱的净高(mm) 在罕遇地震作用下 17.2.9 W M ——分别为按弹性或等效弹性计算的构件水平设防地震作用标准值的弯矩效应 a——消能梁段的净长(mm) 按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 构成支撑系统的梁柱 2 应按本标准第12.3.3条规定计算(mm ——柱端截面A和B处的构件截面模量 F B 框架柱应按压弯构件计算 S V ——分别为交汇于节点的柱和梁的截面模量(mm ——在重力荷载代表值作用下的横梁梁端剪力(对于人字形或V形支撑 下层支撑截面面积(mm 其非塑性耗能区内力调整系数宜按1.1η 当节点域的计算不满足第1款规定时 Design base 钢结构构件的承载力应按下列公式验算 成对布置的单斜支撑结构的支撑系统 钢材超强系数η 其表现形式是锚栓剪断 6)柱满足构件延性等级为Ⅴ级时的承载力要求 符合下列情况之一的框架柱可不按本条第1款的要求验算 2 1.1是考虑材料硬化 ——连接系数 式(17.2.5-5)计算 l 竖向不平衡力计算宜符合下列规定 4)与支撑斜杆相连的框架柱 公式表达为梁端全截面塑性弯矩的形式 Gb 连接系数分别按表中连接形式取用 应分别按本标准式(17.2.4-1) lc 对建筑的规则性作了具体的规定 A ) 竖向不平衡力可按下列公式计算 注 V A 当性能系数符合表17.2.2-1的规定时 导致上 按锚栓毛截面屈服计算的受弯承载力不宜小于钢柱全截面塑性受弯承载力的50％ 区分结构中不同构件的差异化要求 b2 p 随着地震的往复作用 剪力应按下式计算 在罕遇地震下应计入重力二阶效应 ) 不超过总受剪承载力的20％ 不应计入支撑的作用) 2 k 可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 应按本标准式(17.2.3-1)计算 ) p n 当同层同一竖向平面内有两个支撑斜杆汇交于一个柱子时 在轴压比超过0.4时 17.2 轴力可按式(17.2.4-2)计算 按Q345的规定采用 当按式(17.2.4-6)计算的结果小于0.3时 n M S ) V V 本条节点域验算是基于节点验算满足强柱弱梁要求 因此计算支撑结构的性能系数时除以1.5的系数 大于1.0时 非塑性耗能区内力调整系数需要适当增大 当与梁翼缘平齐的柱横向加劲肋的厚度不小于梁翼缘厚度时 ——分别为与框架柱节点域连接的左 取为0.714 W 轴力效应(N)和剪力效应(N) j 当钢结构构件延性等级为Ⅴ级时 框架柱的抗震承载力验算应符合下列规定 br 腹板可按本标准第8.4.2条的规定采用 ——i层构件性能系数 宜比规则结构增加15％～50％ 栓焊混合节点 α——支撑斜杆与横梁的交角 3 j 倍 当超强系数取值太高 倍 此类柱子承担的剪力有限 3 则现有钢材合格率太低 ) 1)等截面梁 支撑处重力荷载代表值产生的效应宜由框架柱承担 轴力可按式(17.2.4-2)计算 如图48所示 框架柱计算长度系数不宜小于1 当支撑结构的延性等级为Ⅴ级时 应按压弯构件计算 可按表17.2.9采用 梁柱刚性连接的连接系数可乘以不小于0.9的折减系数 对于框架结构或框架承担总水平地震剪力50％以上的双重抗侧力结构中框架部分的框架柱柱脚 Eb 17.2.10 屈服强度高于Q345GJ的GJ钢材 N ——分别为按弹性或等效弹性计算的构件水平设防地震作用标准值效应 单层框架柱顶形成塑性铰 N′ 17.2.7 k p yb ) 结合抗震钢结构考虑结构延性采用折减的地震作用(或者小震)分析得到结构内力进行锚栓设计的特征 采用 y 柱轴压比较小时一般无需考虑轴力对节点域承载力的影响 梁柱节点不会发生相对的塑性转动 螺栓孔孔径比栓径大1.5mm～2.5mm j 因为腹板采用螺栓连接 该节点的极限承载力不宜小于左右支撑屈服和屈曲产生的不平衡力的η ) 式中 yc u 模型应正确反映构件及其连接在不同地震动水准下的工作状态 由于塑性耗能区即为设计预定的屈服部位 由于机构控制即控制结构的破坏路径 ——分别为按弹性或等效弹性计算的支撑水平设防地震作用标准值的轴力效应 50191的规定采用(N) ——构件重力荷载代表值产生的效应 red ) 17.2.11 8度且高度大于50m时按弹性或等效弹性计算的构件竖向设防地震作用标准值效应 2 应取最不利截面 ——柱脚的极限受弯承载力(N·mm) 2 17.2.3 y 计算支撑系统框架柱的弯矩效应和轴力效应时 框架梁的抗震承载力验算应符合下列规定 n 由此可知 框架-中心支撑结构中 当规则框架层受剪承载力比相邻上一层的受剪承载力高出25％时 j ——支撑最小长细比 弯矩效应宜按不计入支撑支点作用的梁承受重力荷载和支撑屈曲时不平衡力作用计算 pc 式中 ——设防地震内力性能组合的柱轴力(N) 8度且高度大于50m时按弹性或等效弹性计算的支撑竖向设防地震作用标准值的轴力效应(N) ——支撑发生屈曲时 br2 8度且高度大于50m时按弹性或等效弹性计算的支撑对竖向设防地震作用标准值的轴力效应(N) 图48 节点的极限承载力不宜小于按下式计算的剪力V的η 按Q345GJ的规定采用 其中 ——支撑杆截面面积(mm 支撑系统的承载力根据其剪力分担率的不同乘以相应的增大系数 50011-2010第3.4节中 参考日本的相关规定 M j 抗弯强度标准值应按屈服强度f 则塑性耗能区构件的性能系数将不低于事先设定的性能系数 其余构件不宜小于1.1η 支撑的实际性能系数应按下式计算 为截面塑性发展系数 拉压支撑均达到屈服 消能梁段的受剪承载力计算应符合下列规定 2 3 M ——框架独立形成侧移机构时的抗侧承载力标准值(N) 当大于0.714时 可按本标准式(17.2.4-3)计算 ) 补强板的厚度及其焊接应按传递补强板所分担剪力的要求设计 连接系数 17.2.11 综合权衡 17.2.12 η——受压支撑剩余承载力系数 ——梁在重力荷载代表值作用下 应按本标准式(17.2.3-1)计算 所以非塑性耗能区的性能系数必须高于塑性耗能区 式中 由于普通支撑结构延性较差 受拉肢的锚栓毛截面受拉承载力标准值不宜小于钢柱分肢受拉承载力标准值的50％ 式中 ub 50011的规定采用 采用弹性计算模型进行弹塑性设计时 应按压弯构件计算 f 根据研究 ——受拉构件或构件受拉区域钢材屈服强度(N/mm ubr y G 下翼缘的焊缝承担了不该承担的剪应力 3)实腹柱铰接柱脚 支撑系统应按式(17.2.2-9)计算确定 支撑斜杆应在支撑与梁柱连接节点失效 螺栓克服摩擦力滑动 S 考虑到极限状态时高强螺栓一般已滑移 h ——钢材的屈服抗剪强度 表17.2.2-3 W 本条为钢构件的延性要求 A ——竖向不平衡力折减系数 框架-中心支撑结构中非支撑系统的框架梁计算与框架结构的框架梁相同 y 需要选用合适的计算模型 ps 强柱弱梁免除验算条款的说明如下 17.2 Gb )不超过0.4且柱的截面板件宽厚比等级满足S3级要求 重力荷载代表值产生的轴力效应(N) x 屈服强度高于Q345的钢材 在进行各构件承载力计算时 1 3)塑性耗能区实际性能系数可按下列公式计算 表17.2.2-2 计算弯矩效应和轴力效应时 但未包括梁的拼接 因此阻尼比可采用0.05 V pb1 H形和箱形截面柱的节点域抗震承载力应符合下列规定 W 特别是下翼缘焊缝的开裂 S a 2 φ——支撑的稳定系数 b1 倍 由人字形支撑提供的抗侧承载力标准值(N) 式中 of 剪力应按式(17.2.5-5)计算 但地震作用下这些抗侧力构件将首先达到极限状态 ——产生塑性铰时塑性铰截面的剪力(N) sp j 采用 0 非塑性耗能区内力调整系数可取1.0 y 柱端截面的强度应符合下列规定 5 整个结构的弹性分析可采用线性方法 当塑性耗能区的钢材为管材时 3)不满足强柱弱梁要求的柱子提供的受剪承载力之和 M 受剪承载力(N/mm ——分别为连接的极限受弯 br W 分别采用增加阻尼的等效线性化方法及静力或动力非线性设计方法 V GE η ) E 本条与《建筑抗震设计规范》GB 则在框架二次设计的保有承载力(水平受剪承载力)验算时必须考虑节点域屈服带来的影响 表17.2.2-1 f Ec 17.2.5 f Ω Ehk2 压杆的承载力应乘以按式(17.2.4-3)计算的受压支撑剩余承载力系数η 2 竖向不平衡力宜按式(17.2.4-5)计算的50％取值 50011或《构筑物抗震设计规范》GB ——水平地震作用非塑性耗能区内力调整系数 中柱取0.85 1)除顶层和出屋面房间的框架梁外 y ) ——i层支撑水平地震剪力分担率 17.2.10 框架-偏心支撑结构中非消能梁段的框架梁 y e 由于允许结构进入塑性 y A——受拉构件或构件受拉区域的毛截面面积(mm 有效截面模量 不宜考虑支撑作用 受压支撑卸载系数与支撑正则化长细比的关系 ——分别为节点域两侧梁端的设防地震性能组合的弯矩 ) ——节点域的抗剪强度 W为弹性截面模量 上 Ehk2 λ ——构件设防地震内力性能组合值(N) W 受拉构件或构件受拉区域的截面应符合下式要求 W 表17.2.9 i p 右梁端截面的全塑性受弯承载力(N·mm) 1 结构的分析模型及其参数应符合下列规定 需进行节点域受剪承载力的修正 N i 式中 规定了柱脚锚栓群的最小截面积(最小抗拉承载力) 1 A ——梁在重力荷载代表值作用下截面的剪力值(N) 17.2.8 ——支撑正则化长细比 H形和箱形截面柱的节点域抗震承载力验算应符合下列规定 当结构布置不符合抗震规范规定的要求时 采用外露式柱脚时 V Ec Ehk2 3 应考虑剪应力集中于腹板中央区 n f 5)框架柱轴压比(N 结构延性将受到不利影响 br1 可根据截面宽厚比等级按表17.2.2-2中W 按弹性设计所需屈服强度的折减系数 弹塑性分析的阻尼比可适当增加 y ——梁端截面A和B处的构件截面模量 当柱子提供的受剪承载力之和不超过总受剪承载力的20％时 W GE 采用等效线性化方法时不宜大于5％ α 式中 2 其非塑性耗能区内力调整系数宜按式(17.2.2-9)确定 即结构在设防地震作用下 V——支撑斜杆交汇处的竖向不平衡剪力 1 进行内力分析并据此验证塑性耗能区构件满足承载力要求时 η 应根据本标准第12.3.3条的规定采取加厚柱腹板或贴焊补强板的构造措施 偏心支撑结构中支撑的非塑性耗能区内力调整系数应取1.1η 2 表明本层非薄弱层 当无法避免时 边柱取0.95 柱脚进行受剪承载力验算时 j ——梁塑性铰截面的截面模量(mm 对于框架结构 1 可按现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 2 支撑系统的节点计算应符合下列规定 y 轴力就无需减小 E 17.2.2 一般要求节点域不先于梁柱进入塑性 br 即塑性耗能区构件承载力越高 M V 2)不规则结构塑性耗能区的构件性能系数最小值