宝钢在本标准课题《腹板加肋框架梁柱刚性节点抗震性能研究》中 /V n Ⅳ 可进行等强拼接 ——框架梁截面高度(mm) 即不传递支撑内力的梁柱构件 直接与支撑系统构件相连的刚接钢梁 Ⅲ 17.3 时 中心支撑体系分为特殊中心支撑体系(SCB)和普通中心支撑体系(OCB) of 因此当塑性耗能区位于梁端时 f 表17.3.5 根据5个框架H形截面子结构试件的反复加载试验 对结构失稳的影响也较小 b ) p Ⅲ 厚度不应小于t 5 H形和箱形截面柱节点域受剪正则化宽厚比λ 框架柱有可能进入塑性 图17.3.7 下翼缘标高处设置的柱水平加劲肋或隔板的厚度不应小于梁翼缘厚度 高弹性承载力-低延性构造的具体体现 17.3.1 且中间加劲肋间距不应大于(52t 和10mm中的较大值 截面板件宽厚比等级宜满足受弯构件S1级要求 b 17.3.15 H形和箱形截面柱的节点域受剪正则化宽厚比λ 此时连梁类似偏心支撑的消能梁段 梁腹板的过焊孔应使其端部与梁翼缘和柱翼缘间的全熔透坡口焊缝完全隔开 日本及钢结构设计规范EC3 图17.3.8 引弧部分应采用绕角焊 提出满足N/N 消能梁段两端上 1 塑性机构转动点会偏离截面中心轴 内力分析模型按未削弱截面计算时 17.3.6 衬板与柱翼缘的焊接构造 每一列支撑 17.3.15 应在两侧配置加劲肋 在地震作用下 支撑长细比 梁翼缘楔形加宽和上下翼缘加盖板等方法 ≤0.25(N 2 ＜a≤2.6W 支撑端部至节点板最近嵌固点在沿支撑杆件轴线方向的距离 2 注 因此节点连接应满足承受动力荷载的构造要求 ——框架梁翼缘宽度(mm) 5 滞回曲线形状复杂 处配置中间加劲肋 长细比不应大于180 强柱弱梁应满足本标准式(17.2.5-3) 在支撑系统之间直接与支撑系统构件相连的刚接钢梁可视为连梁 17.3.10 这意味着支撑杆的长细比对Q235不超过120 p 前者的抗震性能更好 集中的塑性变形而导致的开裂 长细比大的构件 一般规定 应该在120～196之间 b h 中心支撑结构应符合下列规定 p 钢筋可按图50设置 消能梁段的构造应符合下列规定 轴压比N/N 支撑必然经历失稳-拉直的过程 y n 反而比长细比为59～130之间的更好 f w 这是由于延性决定了结构的抗震能力 下翼缘均设置侧向支承 2)工字形梁受弯正则化长细比λ 轴压比越大 各层同一水平地震作用方向的不同倾斜方向杆件截面水平投影面积之差不宜大于10％ 剪力可由腹板全截面承受 17.3.1 c可按下列公式计算 长细比较大的支撑杆 截面板件宽厚比等级 偏心支撑的设计基本上与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB f ——钢材的屈服强度 前者放得更宽 s 17.3.5 Ⅰ 17.3 支撑结构及框架-支撑结构 —h/5) 50661-2011第5.7节的规定 轴力设计值不得小于梁轴向承载力设计值的2％ p 因此有抗震设防要求的钢结构需要控制的框架柱长细比与轴压比相关 ) 应按本标准式(12.3.3-1)或式(12.3.3-2)计算 structures关于H形和箱形截面柱的节点域计算和宽厚比限值的规定 l 应符合表17.3.4-1的要求 实腹式柱脚采用外包式 结构构件延性等级对应的塑性耗能区(梁端)截面板件宽厚比等级和设防地震性能组合下的最大轴力N 采用盖板加强节点时 加劲肋间距不应大于(30t —h/5) /2—t 17.3.13 但是在对支撑杆的长细比的限值上 在梁上 当消能梁段截面高度大于640mm时 当框架梁上覆混凝土楼板时 支撑和框架采用节点板连接时 17.3.2 因此钢柱周边的楼板钢筋应可靠锚固 其中支撑截面板件宽厚比应按本标准表3.5.2对应的构件板件宽厚比等级的限值采用 受压承载力很小 b 在支撑系统之间 l 17.3.5 位于塑性耗能区的支撑不宜进行现场拼接 骨形节点 除普通钢结构外 1 加劲肋的高度应为梁腹板高度 钢柱周边钢筋锚固示意图 3)上 梁的线刚度可按等截面计算的数值乘以0.90倍计算 l 尺寸a 而只要纵向加劲肋设置合理 本条是为保证塑性耗能区性能所作的规定 梁端的塑性铰区受拉 当梁端塑性耗能区为工字形截面时 基本抗震措施 加强段的塑性弯矩的变化宜与梁端形成塑性铰时的弯矩图相接近 E 可不配置中间加劲肋 2)下翼缘衬板应采用从上部往下熔透的焊缝与柱翼缘焊接 y 交叉支撑结构 17.3.11 从而改善结构的延性 其板件经 本条第2款与欧洲抗震设计规范EC8第6.6.2条的规定类似但不相同 w /V l 对Q235 截面板件宽厚比等级采用S5级的构件 位于塑性耗能区的梁或支撑宜采用整根材料 为梁截面高度 在梁翼缘上下各600mm的节点范围内 l 框架结构 在采用梁端加腋 并且规定了使用条件 Design 2 厚度不应小于0.75t 时 50191的有关规定 在地震往复荷载作用下 s 结构的刚度小 可配置单向加劲肋 则结构承载能力和塑性变形能力越小 因此对其使用范围作了一定的限制 和10mm中的较大值 /V 柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的连接焊缝应采用全熔透焊缝 p 由受拉的支撑提供的抗力不得大于70％ 但配套的设计规定使得其应用是有条件的 l 结构构件延性等级对应的塑性耗能区(梁端)截面板件宽厚比等级和轴力 与柱翼缘的焊接构造(图17.3.7)应符合下列规定 梁端换厚板 ——梁内塑性铰截面的剪力 使整个加劲区域的腹板应力场均匀分布 则框架部分应能够承担30％～70％的水平地震作用 侧向刚度降低 17.3.9 17.3.2 1 地震力更小 2.5 单层或顶层无需满足最大轴力与最大剪力的限值 削弱截面的弯矩可按梁端弯矩的0.80倍进行验算 也不得小于30％ 3 基本抗震措施 b 人字形支撑与横梁的连接节点处应设置侧向支承 Ⅱ 17.3.4 17.3.12 50011或《构筑物抗震设计规范》GB y 2 消能梁段的长度应符合下列规定 ＋V b 如果能够做到加强后的柱表面处的梁截面的塑性铰弯矩等于(W 时 轴压力较小 p 进行削弱截面的受弯承载力验算时 当柱子为箱形截面时 99 17.3.8 ——设防地震性能组合的消能梁段剪力(N) n 限值应符合表17.3.6的规定 1 采用翼缘加宽的方法时 l 式中 4 /V 2 本标准参照日本的规定 17.3.6 2-上翼缘 a——消能梁段的长度(mm) 柱长细比越大 s——塑性铰至柱面的距离 本节各条文的目的是保证节点破坏不先于构件破坏 从而具有更好的延性 l 控制长细比和轴压比的结构弹塑性失稳限界 或减小对节点的转动需求 b 中间加劲肋的间距宜在上述二者间采用线性插入法确定 应按框架结构的框架梁设计 1)上翼缘的焊接衬板可采用角焊缝 本条改进型过焊孔及常规型过焊孔具体规定见现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 本条为保证框架结构抗震性能的重要规定 消能梁段与柱连接时 亦可采用常规型过焊孔 1)工字形梁上翼缘有楼板且布置间距不大于2倍梁高的加劲肋 为方便结构设计 n 也不得开孔 滞回曲线随长细比的不同变化很大 1 p f 钢支撑连接节点应符合下列规定 f 能够将对梁端塑性铰的转动需求分散在更长的长度上 盖板的计算长度应以离开柱子表面50mm处为起点 梁翼缘和柱翼缘焊接孔下焊接衬板长度不应小于翼缘宽度加50mm和翼缘宽度加两倍翼缘厚度 不宜小于节点板的2倍 由于地震作用为强烈的动力作用 因为传递的力较小 3 l 而截面板件宽厚比为S5级的构件延性较差 l 而腹板中央的屈服和屈曲由剪应力控制 17.3.14 遭遇强烈地震时 1-下翼缘 4 梁柱刚性节点应符合下列规定 延性等级更高 1 pb 4)当a＞5W 时 V 长细比不是最关键的 2 一侧的加劲肋宽度不应小于(b 日本AIJ《钢结构塑性设计指针》采用解析并少量试验 翼缘加宽后的宽厚比不应超过13ε 2 l 当梁柱节点采用梁端加强的方法来保证塑性铰外移要求时 表17.3.6 骨形削弱段应采用自动切割 虽然欧美同行认为长细比大的支撑 中心交叉支撑的长细比 钢梁的挠度限值应乘以0.90 支撑长细比 框架柱长细比宜符合表17.3.5的要求 17.3.13 /V 比较美国 应按本标准式(6.2.7-3)计算 Ⅰ 也即梁开始变截面或开始加强的位置到柱表面的距离)可以预计梁加强段及其等截面部分长度内均能够产生一定的塑性变形 当结构构件延性等级为Ⅰ级时 50011的规定一致 无加劲的平腹板梁 3 图50 连梁可设计为塑性耗能区 中心支撑在各类结构中应用非常广泛 y 式中 4 构件塑性耗能区应符合下列规定 引入轴压比N/N 消能梁段与支撑连接处应在其腹板两侧配置加劲肋 当构造满足消能梁段的规定时 17.3.7 6 其抗震构造应根据本标准表17.1.4-2确定的延性等级按框架结构采用 截面板件宽厚比等级应根据其结构构件延性等级符合表17.3.12的要求 一侧加劲肋的宽度不应小于(b f 本条第1款的规定使得结构在任意方向荷载作用下表现出相似的荷载变形特征 y 非塑性耗能区内力调整系数可取1.0 s)(V Ⅱ 长细比大的放在第2个等级 当结构层数超过两层时 当热轧型钢超过材料最大长度规格时 h 3 和长细比λ表示的控制条件 pb 而且剪应力集中于腹板中央区 限值符合表17.3.4-2的要求 17.3.4 如果水平力全由支撑承担 并通过有限元分析发现 可按消能梁段确定承载力 式(17.2.5-4)要求 当支撑斜杆的长细比大于130 其长度不得大于1.6W 受弯正则化长细比λ k 得 b f 塑性耗能区板件间的连接应采用完全焊透的对接焊缝 ＞0.16Af 限值 受压承载力不断退化 更容易处在长周期范围 l w y n l /2—t 而设置纵向加劲肋可均化塑性铰区腹板中央集中的剪应力 f 3 1 消能梁段的腹板不得贴焊补强板 按本标准式(17.2.4-1)计算的剪力V 不对称 抗震设防的钢结构节点连接应符合《钢结构焊接规范》GB y 梁端无纵向加劲肋的腹板剪力不大于截面受剪承载力50％的规定是恰当的 框架-中心支撑结构的框架部分 因此支撑的长细比与结构构件延性等级相关 w f y 工字形梁受弯正则化长细比λ 的限值 因此支撑设计时 17.3.7 框架-中心支撑结构和支撑结构相比较具有更好的延性 支撑长细比很大 4 欧洲抗震设计规范EC8则规定 且应满足相关标准的规定 w 本条第1款的规定是为了尽量减小应力集中 2 应在距消能梁端部1.5b 可按图17.3.8设计 将支撑分为3个等级 表17.3.4-2 柱脚 式中 日本也将长细比大于130的支撑杆与长细比为32～59之间的划为同一类 w f 17.3.16 l 当长细比小时滞回曲线丰满而对称 3)当1.6W 当长细比大时 17.3.14 l f E——钢材的弹性模量 当N f 1 当框架结构的梁柱采用刚性连接时 框架结构 否则按框架梁要求设计 最大长细比取150 修正后宜满足S4级截面要求 在节点部位更加容易设计成延性好的节点 /V 当框架结构塑性耗能区延性等级为Ⅰ级或Ⅱ级时 加宽的起点和柱翼缘间的距离宜为(0.3～0.4)h 另外 当消能梁段截面高度不大于640mm时 17.3.3 pb 如果是框架-中心支撑体系 应符合下列规定 steel 17.3.10 当其在受压斜杆屈曲前屈服时 翼缘边的斜角不应大于1 s 关键的是防止局部屈曲部位过大的 在美国 yb 17.3.12 可由弹塑性稳定分析求得 l 并宜采用改进型过焊孔 存在一个拉直的不受力的滑移阶段 通过控制梁内轴力和剪力来保证潜在耗能区的塑性耗能能力 当梁柱刚性节点采用骨形节点(图17.3.8)时 框架柱长细比要求 f p 一般情况下 成对布置的单斜杆支撑结构的支撑系统 同样的支撑 由于地震作用的不确定性 美国AISC的SPSSB指出 ＜a≤5W 易引起整体失稳 p 埋入式及插入式柱脚的埋入深度应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 尚应符合下列要求之一 E 注 使节点板在支撑杆平面外屈曲时不至于产生过大的计算中未能考虑的应力而导致焊缝的过早破坏 宜增加翼缘厚度 并总结试验数据提出本条要求 17.3.9 无支撑框架结构侧移限值应乘以0.95 支撑的轴力设计值不得小于消能梁段翼缘轴向承载力设计值的6％ 支撑结构及框架-支撑结构 其楼板钢筋应可靠锚固 表17.3.12 注 框架梁应符合下列规定 地震力可以取得更小 y ≤0.15时 消能梁段应按下列要求在其腹板上设置中间加劲肋 支撑宜成对设置 pb 应采用全熔透焊缝 可不考虑轴压比和长细比耦合 时 n ——结构弹性屈曲对应的轴压力)即可避免结构整体屈曲引起的承载力显著降低 一般规定 抗弯框架上覆混凝土楼板时 结构高度大于50m或地震烈度高于7度的多高层钢结构截面板件宽厚比等级不宜采用S5级 剪力限值 表17.3.5与上述AIJ的要求基本等价 λ为支撑的最小长细比 应符合下列规定 内力计算时可不计入压杆作用仅按受拉斜杆计算 5)中间加劲肋应与消能梁段的腹板等高 /V 注 本条为低弹性承载力-高延性构造 同时根据不同的结构延性要求相应的构造来保证设计的经济性 下翼缘应设置侧向支撑 节点受剪正则化宽厚比λ y 梁翼缘与柱翼缘焊接时 1)当a≤1.6W 考虑压弯柱的结构整体弹塑性稳定性和柱塑性铰形成时的变形能力 17.3.3 抗震性能更好 y 表17.3.4-1 2)当2.6W E2