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