2)当框架柱的计算长度系数取1.0 存在两种相互作用 b 这个放大系数也应施加于侧移对应的支撑架柱子的轴力上 下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值 1)框架柱的计算长度系数可按下式确定 分别取梁翼缘中心间距离 c 这里规定了对二阶效应采用线性组合时 K M K 若取α 用公式表达是 ＝0.1 也适用于构成支撑架一部分的柱子的计算长度系数 梁端加强型连接可取加强板的长度加四分之一梁高 4)与支撑斜杆相连的节点 式中V 可使假想水平力表达式简化 最大误差仅1％ 7.3.4 50017的有关规定及本节的规定计算其强度和稳定性 二阶效应系数不应大于0.2 7.3.7 pb1 v K ——第i层承受的总水平力(kN) 2)内力采用放大系数法近似考虑二阶效应时 其值可采用1.5 ) 参考FEMA350的规定采用 也有类似于式(1)的公式 K 7.3.2 f时(N 水平力使支撑受拉屈服 加劲肋(隔板)与柱翼缘所包围的节点域的稳定性 2)对底层框架柱 i 必然带动支撑架一起失稳 1)假想水平力H 且工况较多 ψ——为活荷载的准永久值系数 N 4 ——梁塑性铰剪力(N) ——第i楼层的总重力荷载设计值(kN) 架 应符合下列规定 轴力加大 的计算公式 框架-支撑(含延性墙板)结构体系 第1种是线性的 式中 箱形截面壁板中心间的距离和圆管截面柱管壁中线的直径(mm) 为2倍地震作用下的组合轴力设计值) 除下列情况之一外 可以参考有关稳定理论著作计算 1 jb 对弯曲型支撑架 一 c b 结果都是1／70 梁的线刚度为零 2 b 板的初始缺陷对平面内稳定影响较大 f M 并应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 1 二级时取0.85 ——为本层所有框架柱的轴力之和(kN) 与结构的延性设计综合考虑 对多层用1／70 可分为剪切型(框架结构) 7.3.9 根据抗侧力构件在水平力作用下变形的形态 我国同济大学和哈工大做过试验 c 也可按试验取值 S 1)柱所在楼层的受剪承载力比相邻上一层的受剪承载力高出25％ 骨式连接取(0.5～0.75)b 但考虑到日本第一阶段相当于我国8度 b——柱的翼缘宽度(mm) ——柱腹板和节点域补强板厚度之和 式(7.3.2-1)只适用于剪切型结构 f——框筒结构柱钢材的强度设计值(N／mm 下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值 等截面梁与柱连接时 ——框架柱按照无侧移失稳的计算长度系数决定的压杆承载力(kN) 2 c2 本次修订保留了折减系数ψ 所以将式(7.3.5)右侧抗剪强度设计值提高三分之一来代替 h β——系数 式中 ju ＝10 柱下端采用平板式铰支座时 ——第i楼层的层高(m) 3)当与柱刚接的横梁承受的轴力很大时 c1 三 例如一个没有承受水平力的结构 ) 这次修订统一采用1／90 ——分别为节点域两侧梁段截面的全塑性受弯承载力(N·mm) f 框架柱的长细比关系到钢结构的整体稳定 1 ——分别为交于柱上 2 ith 横梁线刚度应乘以按下列公式计算的折减系数 此时框架柱的计算长度系数 t 柱 n——框架总层数 7.3.3 y 7.3 当柱下端铰接且具有明确转动可能时 支撑框架采用线性分析设计时 按AISC抗震规程 二级不应大于70 N——按设计地震作用组合得出的柱轴力设计值(N) iy ——梁塑性铰剪力对梁端产生的附加弯矩(N·mm) 特别是板厚有限制时 等级B 现行国家标准《钢结构设计规范》GB K 一 所以对于框筒结构柱要求符合本条轴压比要求 但是对应弯曲型支撑架 i 7.3.3 b 应满足下式要求 在抗震设计的结构中 2 h 本条偏于安全的规定系数β V 梁的线刚度应乘以2 塑性铰可取梁端部变截面翼缘的最小处 AISC的节点域稳定公式规定自翼缘内侧算起 ) 当梁的远端铰接时 当框架按无侧移失稳模式设计时 梁端加强型连接或骨式连接的端部变截面梁与柱连接时 1 7.3.5 j 3)柱轴力符合N pb2 框架结构柱的计算长度系数应符合下列规定 对于抗震设计的高层民用建筑钢结构 50017-2003规定给出的该系数值基本一致 拟取自翼缘中心线算起 但考虑到实际工程的二阶效应不大 柱下端采用平板式铰支座时 应按下式确定 框架首先发生无侧移失稳 对于边长不等的矩形箱形柱 使框架柱的承载力从有侧移失稳的承载力增加到无侧移失稳的承载力 应力比不满足式(7.3.2-10) p 宜采用二阶线弹性分析 c2 式中 1)框架柱的计算长度系数可按下式确定 三级时取0.75 ——框架柱按照有侧移失稳的计算长度系数决定的压杆承载力(kN) p 当二阶效应系数大于0.1时 式中 t 日本规定节点板域尺寸自梁柱翼缘中心线算起 c1 仅稍大 ——第i层支撑能够承受的总水平力(kN) 一级取1.15 ＝0.1 若太薄 钢结构高度加大时 ＝10 其中框架部分发生失稳 7.3.4 S 允许采用叠加原理进行内力组合 一级不应大于60 根据日本的研究 架 应保证支撑能对框架的侧向稳定提供支承作用 ——框架柱的截面面积(mm 放大系数的计算应采用下列荷载组合下的重力 式中 ——柱的翼缘厚度(mm) 因此式(7.3.2-10)适用于任何的支撑架 ——柱节点域的腹板厚度(mm) pb A 和h 式中 梁端加强型连接可取加强板的长度加四分之一梁高 除非结构立面分段(缩进) 2)柱轴压比不超过0.4 bi 为了统一起见 Q 框 一次试验也难以得出可靠结果 节点域的抗剪承载力应满足下式要求 一般框筒结构柱不需要满足强柱弱梁的要求 二 本条规定比现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB ) 荷载必须先组合才能够进行分析 应除以所计算楼层高度h 取此根号值为1.0 i 进行多遇地震作用下构件承载力计算时 含摇摆柱 图7.3.6 ＝0 其中 这个放大 ＝0 只是将98规程的折减系数适当提高 pc ≥3(1.2∑N l 0c 取钢材屈服强度的0.58倍 ) M 圆管柱为壁厚(mm) 式中 7.3.2 应按本规程第6章的规定计算内力 ∑H——所考虑楼层的总水平力(kN) 应在各楼层的楼盖处加上假想水平力 与梁刚性连接并参与承受水平作用的框架柱 7.3.8 —∑N 如果希望支撑架对框架提供稳定性支持 f 2 3 η——摇摆柱计算长度放大系数 yc 2)对底层框架柱 4 ≤ N 四级时取0.80 A h c 在工程设计中为了简化计算通常略去式中第二项 依本规程第6章计算得到的内力 四级及非抗震设计不应大于100 7.3.9 则它不再有刚度为框架提供稳定性方面的支持 是将小震地震力加倍得出的内力设计值 ——为本层所有摇摆柱的轴力之和(kN) ) 当梁的远端固接时 弯曲形(例如高跨比6以上的支撑架)和弯剪型 5 在内力分析的层面上得到自动的考虑 三级时取0.75 美国节点板域稳定公式为高度和宽度之和除以90 f 参见本规程第8.1.5条式(8.1.5-2) 考虑到该式一般不控制 5 或局部加厚时的节点域厚度(mm) 一 第2种是稳定性方面的 7.3.6 当 是产生单位侧移倾角的水平力 应符合下列规定 yv 2 2 3)当与柱刚接的横梁承受的轴力很大时 △u——所考虑楼层的层间位移(m) k 和V 其数值取自式(7.3.2-3)规定的重力荷载组合产生的二阶效应系数 分别为梁翼缘宽度和梁截面高度 m——本层的柱子数量 式中 ∑P 四级时取0.80 当梁近端与柱铰接时 对强度等级较高的钢材取较大值 θ 《钢结构设计规范》GB 结合我国实际 当一个结构中存在只承受竖向荷载 L——为活荷载 节点域高度和宽度h ∑N W yb N pb1 若节点域太厚 式中 折减系数应按本规程式(7.3.2-5)和式(7.3.2-6)计算 当梁的远端铰接时 摇摆柱本身的计算长度系数可取1.0 箱形柱为一块腹板的厚度(mm) i 将使其不能吸收地震能量 其有效节点域体积可参阅有关文献 梁的线刚度应乘以1.5 Q 当柱下端铰接且具有明确转动可能时 式中 此时框架柱的稳定性 7.3.10 四级取1.0 其余柱子的计算长度系数就应按照式(7.3.2-9)放大 梁的线刚度为零 研究表明 t M b C是低烈度区 i ) b 不参与抵抗水平力的柱子时 pb 满足式(7.3.2-10)的情况下 1 ——工字形截面柱翼缘中心间的距离 K ——所计算楼层的层高(mm) 二级取1.10 右梁端作用的弯矩设计值(kN·m) c1 ——分别为柱和梁钢材的屈服强度(N／mm 或者在当支撑架足够刚强时 b1 3 又使钢框架的水平位移过大 可以取各段的最大的二阶效应系数 2 梁的线刚度应乘以2／3 参考美国规定增加了梁端塑性铰外移的强柱弱梁验算公式 h 框架柱的计算长度系数应符合下列规定 K h 3 ——梁翼缘中心间的距离(mm) 柱与梁连接的节点域 ＝V b1 支撑构件的应力比ρ应满足下式要求 2 式中 7.3.1 ——分别为计算平面内交汇于节点的柱和梁的塑性截面模量(mm 式(7.3.2-11)早在20世纪40年代即已提出 A 2 此时框架柱的计算长度系数取1.0 0b M 同时将按设防烈度划分改为按抗震等级划分 φ 柱与梁连接处 K 2 试验表明 可按本规程第7.3.6条的规定计算 h 不仅包括框架柱 N 与《钢结构设计规范》GB 7.3.1 历次修订此式未变 当梁的远端固接时 M 按荷载设计值计算 ——框筒结构柱截面面积(mm 这两种要求是叠加的 7.3.5 50017-2003采用了表达式S I ——框筒结构柱在地震作用组合下的最大轴向压力设计值(N) 当不满足时应进行补强或局部改用较厚柱腹板 当横梁远端嵌固时 ——钢材的屈服抗剪强度 7.3.6 横梁线刚度应乘以折减系数 与稳定理论的七杆模型的精确结果比较 柱下端刚接时 i 节点域的有效体积可按下列公式确定 既要承担水平力 框架柱的稳定计算应符合下列规定 过去对高层用1／90 50017对二阶分析时的假想荷载引入钢材强度影响系数α 抗震设计时节点域的屈服承载力应满足下式要求 2 按荷载的设计值计算 ) ——横梁的长度(mm) 强柱系数建议以7度(0.10g)作为低烈度区分界 2 b 按无支撑框架考虑 式中 K 内力应乘以放大系数 式(2)进行如下简化 采用计算机分析更加方便 如有试验依据时 ——梁塑性铰所在截面的梁塑性截面模量(mm W 三级取1.05 框 7.3 可不验算强柱弱梁的条件之第1款第3)项 节点左右梁端和上下柱端的全塑性承载力应满足式(7.3.3-1) ——节点域的有效体积 ——支撑架在第i层的层抗侧刚度(kN／mm) f 2 ——为使框架柱从有侧移失稳转化为无侧移失稳所需要的支撑架的最小刚度(kN／mm) f 但是 侧移刚度S 十字形柱的节点域体积 箱形柱时为一块腹板的厚度(mm) ψ——折减系数 当采用二阶线弹性分析时 对侧移对应的弯矩进行反施 地震作用产生的内力应乘以增大系数 高层民用建筑钢结构 柱 ·x ——分别为节点域左 钢框架柱的抗震承载力验算 则对支撑架的要求就是两个方面的叠加 7.3.7 二级时ψ取0.85 1)当不考虑支撑对框架稳定的支承作用 在梁上下翼缘对应位置应设置柱的水平加劲肋或隔板 参考日本做法而提出的 当采用一阶线弹性分析时 框架柱的计算长度按式(7.3.2-4)计算 折减系数应按本规程式(7.3.2-7)计算 分别为上下柱传来的剪力 一 Q 可不执行该标准规定的抗震构造措施 应按本条规定验算其抗剪承载力 p 和h 柱下端刚接时 弯剪型和弯曲型计算公式复杂 结构内力分析可采用一阶线弹性分析或二阶线弹性分析 b 这样使所得剪应力偏高20％～30％ K 为避免由此引起节点域过厚导致多用钢材 大致相当于AISC的C级 框架柱可以按无侧移失稳的模式决定计算长度系数 等于 则支撑架对框架仍有一定的支撑作用 梁的线刚度应乘以0.5 4)框架结构当设有摇摆柱时 竖向地震对框架柱的影响很大 ——分别为交于柱上 η——强柱系数 但是离1.0还有距离 2 ni 节点域应按本条规定验算在预估的罕遇地震作用下的屈服承载力 三级不应大于80 框架柱的长细比 故三 由式(7.3.2-4)计算得到的计算长度系数应乘以按下式计算的放大系数 二阶分析法叠加原理严格说来是不适用的 ＞1时 50017的有关规定和本节的各项规定计算 还要承担对框架柱提供支撑 骨式连接的塑性铰至柱面的距离 α——横梁线刚度折减系数 最大误差约1.5％ 3 四级时ψ取0.75 v 本次修订补充了圆管柱和十字形截面柱节点域有效体积V 从底部到顶部应采用统一的二阶效应系数 ——横梁承受的轴力(N) 按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 式(7.3.3-2)的要求 系根据陈绍蕃教授的建议进行更正 ＋(0.30～0.45)h ∑N——所考虑楼层以上所有竖向荷载之和(kN) 4 b2 四级时取0.75 强柱系数实际上已包含系数1.15 2 y 框架柱的强度和稳定 G——为永久荷载 2 式中 或取无侧移失稳对应的计算长度系数时 节点域的实际抗剪屈服强度因边缘构件的存在而有较大提高 V W 而非01抗规就是2倍地震力产生的轴力 框筒结构柱应满足下式要求 3 ——横梁的截面惯性矩(mm 钢结构转换构件下的钢框架柱 p 当横梁远端与柱刚接和横梁远端铰接时 可近似采用叠加原理 计算表明 ——分别为梁腹板 i 因此采用(2)式 为了方便应用 框架结构的二阶效应系数应按下式确定 pb 当改用单位位移的水平力表示时 0i 使节点域的屈服承载力为框架梁屈服承载力的(0.7～1.0)倍是适合的 50011的规定严格 柱腹板的高度(mm) 式(7.3.2-4)的计算长度系数是对框架稳定理论的有侧移失稳的七杆模型的解的拟合 轴压比系数的规定按下式计算得到 当梁近端与柱铰接时 研究表明 框架柱的稳定计算应符合下列规定 ——所考虑柱在第i楼层的二阶效应系数 二 7.3.8 式中 考虑到试件板厚有一定限制 式中 x——塑性铰至柱面的距离(mm)