抗震结构第六章.ppt

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1、6.1 多高层钢结构的主要震害特征6.2 多高层钢结构的选型与结构布置6.3 多高层钢结构的抗震概念设计6.4 多高层钢结构的抗震计算要求6.5 多高层钢结构抗震构造要求,第六章多高层建筑钢结构抗震设计主要内容,6.1 多高层钢结构的主要震害特征,强度高、延性好、重量轻、抗震性能好,钢结构特性：,总体来说，在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小,震害举例及比较,1985年墨西哥城地震中钢结构和钢筋混凝土结构的破坏情况,多高层钢结构在地震中的破坏形式有三种,节点连接破坏；构件破坏；结构倒塌,一、节点连接破坏,1.支撑连接破坏,图 圆钢支撑连接的破坏,图 角钢支撑连

2、接的破坏,2.梁柱连接破坏,图 美国Northridge地震,日本阪神地震,1978年日本宫城县远海地震（里氏7.4级）,1978年日本宫城县远海地震钢结构建筑破坏类型统计,支撑连接更易遭受地震破坏,级：支撑连接出现裂 纹，但没有不可 恢复的屈曲变形,级：出现小于1/30 层高的永久 层间变形,级：出现大于1/30 层高的永久 层间变形,级：倒塌或无法 继续使用,震害调查发现，梁柱连接的破坏大多数发生在梁的下翼缘处，而上翼缘的破坏要少得多,可能的原因：,1.楼板与梁共同变形导致下翼缘应力增大,2.下翼缘在腹板位置焊接的中断是一个显著的焊缝缺陷的来源,震后观察到的在梁柱焊缝连接处的失效模式,1.

3、美国Northridge地震,2.日本阪神地震,模式1翼缘断裂,模式2，3 热影响区断裂,模式4横膈板断裂,梁柱刚性连接裂缝或断裂破坏的原因（4点）：,1.焊缝缺陷,2.三轴应力,这些缺陷将成为裂缝开展直至断裂的起源,梁柱连接的焊缝变形由于受到梁和柱约束，施焊后焊缝残存三轴拉应力，使材料变脆,如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等,3.构造缺陷,出于焊接工艺的要求，梁翼缘与柱连接处设有衬板，实际工程中衬板在焊接后就留在结构上，这样衬板与柱翼缘之间就形成一条“人工”裂缝，成为连接裂缝发展的起源。,4.焊缝金属冲击韧性,低的冲击韧性使得连接很易产生脆性破坏，成为引发节点破坏的重要因素,图“人工”裂缝,二、构件

4、破坏,多高层建筑钢结构构件破坏的主要形式有,1.支撑压屈,支撑在地震中所受的压力超过其屈曲临界力时，即压屈破坏,梁或柱在地震作用下反复受弯，在弯矩最大截面处附近由于过度弯曲可能发生翼缘局部失稳破坏,2.梁柱局部失稳,支撑压曲,梁柱局部失稳,母材的断裂,支撑处的断裂,7根钢柱在与支撑连接处断裂，,37根钢柱在拼接焊缝处断裂,位于阪神地震区芦屋市海滨城的52栋高层钢结构住,其中13根钢柱为母材断裂，,3.柱水平裂缝或断裂破坏,1995年日本阪神地震,宅，有57根钢柱发生断裂，,1995年日本阪神地震中Chou Ward地震钢结构房屋震害情况,钢结构房屋在地震中严重破坏或倒塌与结构抗震设计水平 关系

5、很大,1971年，日本钢结构设计规范修订；,1982年，日本建筑标准法实施,返回目录,三、结构倒塌,结构倒塌是地震中结构破坏最严重的形式,钢结构建筑尽管抗震性能好，但在地震中也有倒塌事例发生。,6.2 多高层钢结构的选型与结构布置,一、结构选型,在结构选型上，多层和高层钢结构无严格界限,将超过12层的建筑归为 高层钢结构建筑,为区分结构的重要性对结构抗震构造措施的要求不同,我国建筑抗震设计规范（GB500112001）规定：,将不超过12层的建筑归为 多层钢结构建筑,有抗震要求的多高层建筑钢结构可采用以下结构体系：,1.纯框架结构,延性好，但抗侧力刚度较差,2.框架中心支撑结构体系,通过支撑提

6、高框架的刚度，但支撑受压会屈曲，支撑屈曲将导致原结构承载力降低,3.框架偏心支撑结构体系,可通过偏心梁段剪切屈服限制支撑受压屈曲，使结构具有稳定的承载能力和良好的耗能性能，抗侧力刚度介于纯框架和中心支撑框架之间,4.框筒结构体系,（2）框架结构的梁柱节点宜采用刚接,（1）实际上是密柱框架结构,（3）由于梁跨小，刚度大，使周圈柱 近似构成一个整体受弯的薄壁筒体,（4）具有较大的抗侧刚度和承载力,因而框筒结构多用于高层建筑,各种钢结构体系建筑的适用高度,适用的钢结构房屋最大高度（m）,各种钢结构体系建筑的适用高宽比,适用的钢结构房屋最大高宽比,二、结构平面布置,多高层钢结构的平面布置应尽量满足下列

7、要求：,建筑平面宜简单规则，并使结构各层的抗侧力刚度中心 与质量中心接近或重合，同时各层刚心与质心接近在同 一竖直线上,L，l，l，B的限值,2.建筑的开间、进深宜统一，其常用平面的尺寸关系应 符合下表和图的要求,3.宜避免结构平面不规则布置,如在平面布置上具有下列情况之一者，为平面不规则结构：,1)任意层的偏心率大于0.15,应计算结构扭转影响,偏心率可按下列公式计算：,所计算楼层在x和y方向的偏心率:,结构x方向的弹性半径,结构y方向的弹性半径,、,分别为x和y方向楼层 质心到结构刚心的距离,、,分别为所计算楼层各 抗侧力构件在x和y方向 的侧向刚度之和,其中：,其中：,2)结构平面形状有

8、凹角,3)楼面不连续或刚度突变,4)抗水平力构件既不平行于又不对称于抗侧力体系的 两个互相垂直的主轴,应在凹角出采用加强措施,应采用相应的计算模型,应计算结构扭转影响,凹角的伸出部分在一个方向的长度，超过该方向建筑总尺寸的25%,包括开洞面积超过该层楼面面积的50%,4.高层建筑钢结构不宜设置防震缝，但薄弱部位应注意采取措施提高抗震能力。如结构平面不规则，可设置防震缝，将平面不规则的结构，分解为几个结构平面较规则的部分。,三、结构竖向布置,多高层钢结构的 竖向布置 应尽量满足下列要求：,1.楼层刚度大于其相邻上层刚度的70%，且连续三层总的刚度降低不超过50%,2.相邻楼层质量之比不超过1.5

9、（屋顶层除外）,3.立面收进尺寸的比例L1/L0.75,图 立面收进,4.任意楼层抗侧力构件的总受剪承载力大于其相邻上层的80%,5.框架支撑结构中，支撑（或剪力墙板）宜竖向连续布置，除底部楼层和外伸刚臂所在楼层外，支撑的形式和布置在 竖向宜一致,四、结构布置的其他要求,1.高层钢结构宜设置地下室,在框架-支撑（剪力墙板）体系中，竖向连续布置 的支撑（剪力墙板）应延伸至基础；设置地下室时，框架柱应至少延伸到地下一层,2.8、9度时，宜采用 偏心支撑、带缝钢筋混凝土剪力墙板、内藏钢板支撑、外伸臂框架或其它消能支撑,3.采用偏心支撑框架时，顶层可为中心支撑,4.楼板宜采用压型钢板（或预应力混凝土薄

10、板）加现浇 混凝土叠合层组成的楼板；,楼板与钢梁应采用栓钉或其它元件连接（如右图）,当楼板有较大或较多的开孔时，可增设水平钢支撑以加强楼板的水平刚度。,图 楼板与钢梁的连接,返回目录,6.3 多高层钢结构的抗震概念设计,完整的建筑结构抗震设计包括三个方面的内容与要求：,1.概念设计,2.抗震计算,在总体上把握抗震设计的主要原则，弥补由于地震作用及结构地震反应的复杂性而造成抗震计算不准确的不足,3.构造措施,为建筑抗震设计提供定量保证,为保证抗震概念与抗震计算的有效提供保障,上述三个方面的内容是一个不可割裂的整体，忽略任何一部分，都可能使抗震设计失效,多高层钢结构抗震设计在总体概念上需把握的主要

11、原则：,保证结构的完整性，提高结构延性，设置多道结构防线,一、优先采用延性好的结构方案,刚接框架、偏心支撑框架、框筒结构：延性较好,在地震区应优先采用,铰接框架：施工方便,在地震区也可采用,在具体选择结构形式时应注意：,多层钢结构可采用全刚接框架及部分刚接框架 不允许采用全铰接框架及全铰接框架加支撑的结构形式。当采用部分刚架框架时，结构外围周边框架应采用刚接框架,中心支撑框架：刚度大、承载力高,2.高层钢结构应采用全刚接框架,当结构刚度不够时，可采用中心支撑框架、钢框架混凝土芯筒或钢框筒结构形式；但在高烈度区（8度和9度区），宜采用偏心支撑框架和钢框筒结构,二、多道结构防线要求,钢框架支撑结构

12、,钢支撑部分的刚度大,刚度大部分可能承担整体结构绝大部分地震作用力,钢框架混凝土芯筒（剪力墙）结构,混凝土芯筒（剪力墙）部分的刚度大,为发挥钢框架部分延性好的作用，承担起第二道结构抗震防线的责任，要求钢框架的抗震承载力不能太小,但钢支撑或混凝土芯筒（剪力墙）的延性较差,min 结构底部总地震剪力的25；框架部分地震剪力最大值1.8倍,框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数,达到不小于,三、强节点弱构件要求,要求结构所有节点的极限承载力大于构件在相应节点的极限承载力,保证节点不先于构件破坏，防止构件不能充分发挥作用,对于多高层钢结构的所有节点连接：,应按地震组合内力进行弹性设计验算,且应进行

13、“强节点弱构件”原则下的极限承载力验算,1.梁与柱的连接要求,梁与柱连接的极限受弯、受剪承载力，应符合下列要求：,且,（1）梁上下翼缘全熔透坡口焊缝的极限受弯承载力：,梁（梁贯通时为柱）的全塑性受弯承载力,（2）梁腹板连接的极限受剪承载力:,竖向荷载作用下梁端剪力设计值,梁的净跨（梁贯通时取该楼层柱的净高）,、,梁腹板的高度和厚度,钢材屈服强度,2.支撑连接要求,螺栓连接和节点板连接在支撑轴线方向的极限承载力：,A 支撑截面的毛面积,支撑钢材的屈服强度,3.梁、柱构件的拼接要求,构件拼接的极限受剪承载力：,、,拼接构件截面腹板的高度和厚度,构件拼接的极限受弯承载力:,无轴力时,有轴力时,无轴力

14、时构件截面塑性弯矩,有轴力时构件截面塑性弯矩,螺栓连接板的极限承压强度,4、连接极限承载力的计算,焊缝连接的极限承载力可按下列公式计算,对接焊缝受拉,角焊缝受剪,焊缝的有效受力面积,构件母材的抗拉强度最小值,高强度螺栓连接的极限受剪承载力，应取下列二式计算的较小者,、,分别为一个高强度螺栓的极限受剪承载力和对应的板件极限承压力,螺栓连接的剪切面数量,螺栓螺纹处的有效截面面积,螺栓钢材的抗拉强度最小值,螺栓杆直径,同一受力方向的钢板厚度之和,四、强柱弱梁要求,塑性铰分布图,强柱弱梁型框架屈服时产生塑性变形而耗能的构件比强梁弱柱型框架多,在同样的结构顶点位移条件下，强柱弱梁型框架的最大层间变形比强

15、梁弱柱型框架小,强柱弱梁型框架的抗震性能较强梁弱柱型框架优越,（a）强柱弱梁型框架,（b）强梁弱柱型框架,为保证钢框架为强柱弱梁型，框架的任一梁柱节点处需满足下列要求：,、,分别为柱和梁的塑性截面模量,柱轴向压力设计值；,柱截面面积,、,分别为柱和梁的钢材屈服强度,强柱系数，,超过6度的钢框架，6度IV类场地和7度时可取1.0，8度时可取1.05，9度时可取1.15,当柱所在楼层的受剪承载力比上一层的受剪承载力高出25%，或柱轴向力设计值与柱全截面面积和钢材抗拉强度设计值乘积的比值不超过0.4，或作为轴心受压构件在2倍地震力下稳定性得到保证时,无需满足上式的强柱弱梁要求的情况：,2.位于消能梁

16、段同一跨的框架梁内力设计值，应取消能梁段达到受剪承载力时框架梁内力与增大系数的乘积,3.框架柱的内力设计值，应取消能梁段达到受剪承载力时柱内力与 增大系数的乘积,其值在8度以下时不应小于1.5，9度时不应小于1.6,其值在8度及以下时不应小于1.5，9度时不应小于1.6,对多遇地震作用下偏心支撑框架构件的组合内力设计值应进行调整，调整要求如下：,支撑斜杆的轴力设计值，应取与支撑斜杆相连接的消能梁段达到 受剪承载力时支撑斜杆轴力与增大系数的乘积,其值在8度以下时不应小于1.4，9度时不应小于1.5,五、偏心支撑框架弱消能梁段要求,六、其他抗震特殊要求,1.节点域的屈服承载力要求,钢框架梁柱节点域

17、具有很好的滞回耗能性能，地震下让其屈服对结构抗震有利,图 试件,图 滞回曲线,、,对于工字形截面柱和箱形截面柱的节点域应按下列公式验算,分别为梁腹板高度和柱腹板高度,柱在节点域的腹板厚度,、,分别为节点域两侧梁的弯矩设计值,节点域的体积,节点域承载力抗震调整系数，可采用0.85,地震作用,2.支撑斜杆的抗震承载力,中心支撑框架的支撑斜杆,反复的轴力作用,支撑,受拉,受压,支撑斜杆的抗震应按 受压构件 进行设计,抗压承载力要小于抗拉承载力,试验发现，支撑在反复轴力作用下有下列现象：,支撑首次受压屈曲后，第二次屈曲荷载明显下降，且以后每次的 屈曲荷载还逐渐下降，但下降幅度趋于收敛,2.支撑受压屈曲

18、后的抗压承载力的下降幅与 支撑长细比 有关：支撑长细比越大，下降幅度越大，支撑长细比越小，下降幅度越小,支撑承载力抗震调整系数，,中心支撑框架支撑斜杆抗震承载力验算：,其中，,受循环荷载时的强度降低系数：,支撑斜杆的正则化长细比：,支撑斜杆的截面面积；,轴心受压构件的稳定系数；,支撑斜杆材料的弹性模量；,3.人字形和V形支撑框架设计要求,支撑斜杆受压屈服后产生的特殊问题：,人字形支撑在受压斜杆屈曲,V形支撑在受压斜杆屈曲,楼板下陷,楼板上隆,措施：,横梁设计除应考虑设计内力外，还应按中间无支座的简支梁验算楼面荷载作用下的承载力,考虑弹塑性阶段梁端出现塑性铰,横梁支撑处可考虑支撑受压屈曲提供的一

19、定的与楼面荷载方向相反的反力作用，该反力可取为受压支撑屈曲压力竖向分量的30%,人字形和V形支撑抗震设计时：斜杆地震内力应乘增大系数1.5，以减小楼板下陷或上隆现象的发生,返回目录,6.4 多高层钢结构的抗震计算要求,一、计算模型,确定多高层钢结构抗震计算模型时，应注意：,进行多高层钢结构地震作用下的内力与位移分析时，一般可假定楼板 在自身平面内为绝对刚性。,对整体性较差、开孔面积大、有较长的外伸段的楼板，宜采用楼板平面内的实际刚度进行计算,2.进行多高层钢结构多遇地震作用下的反应分析时，可考虑 现浇混凝土楼板与钢梁的共同作用。,在设计中应保证楼板与钢梁间有可靠的连接措施，此时楼板可作为梁翼缘

20、的一部分计算梁的弹性截面特性,进行多高层钢结构罕遇地震反应分析时，考虑到此时楼板与梁的连接可能遭到破坏，则不应考虑楼板与梁的共同工作,3.多高层钢结构的抗震计算可采用：平面抗侧力结构的空间协同计算模型,结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、不计扭转效应,可采用平面结构计算模型,结构平面或立面不规则、体型复杂，无法划分平面抗侧力单元的结构以及筒体结构,应采用空间结构计算模型,4.多高层钢结构在地震作用下的内力与位移计算，应考虑梁柱 的弯曲变形和剪切变形，尚应考虑柱的轴向变形,一般可不考虑梁的轴向变形，但当梁同时作为腰桁架或桁架的弦杆时，则应考虑轴力的影响,6.应计入梁柱节点域剪切变形（如图）对

21、多高层建筑钢结构 位移的影响,可将梁柱节点域当作一个单独的单元进行结构分析，也可按下列规定作近似计算：,1）箱形截面柱框架,可将节点域当作刚域，刚域的尺寸取节点域尺寸的一半,2）工字形截面柱框架,可不考虑节点域，梁柱长度按轴线间距离确定,5.柱间支撑两端应为刚性连接，但可按两端铰接计算。偏心支撑 中的耗能梁段应取为单独单元,二、地震作用,阻尼比取值：,多高层钢结构的阻尼比较小，,按 反应谱法 计算时的取值：,多遇地震下的地震作用,高层钢结构的阻尼比可取为0.02,多层（不超过12层）钢结构的阻尼比可取为0.035,罕遇地震下的地震作用,考虑结构进入弹塑性，多高层钢结构的阻尼比均可取为0.05,

22、三、计算有关要求,进行多高层钢结构抗震计算时，应注意满足下列设计要求：,1、进行多遇地震下抗震设计时，框架-支撑（剪力墙板）结构体系中总框架 任意楼层所承担的地震剪力，不得小于结构底部总剪力的25%,2、在水平地震作用下，如果楼层侧移满足下式，则应考虑P效应,多遇地震作用下楼层层间位移,楼层层高,计算楼层以上全部竖向荷载之和,计算楼层以上全部多遇水平地震作用之和,此时该楼层的位移和所有构件的内力均应乘以下式放大系数,3.验算在多遇地震作用下整体基础（筏形基础或箱形基础）对地基的作用时，可采用底部剪力法计算作用于地基的倾覆力矩，但宜取0.8的折减系数,4.当在多遇地震作用下进行构件承载力验算时，

23、托柱梁及承托钢筋混凝土抗震墙 的钢框架柱的内力应乘以不小于1.5的增大系数。,返回目录,6.5 多高层钢结构抗震构造要求,一、纯框架结构抗震构造措施,1.框架柱的长细比,在一定的轴力作用下，柱的弯矩转角关系:,由于几何非线性（P-效应）的影响，柱的弯曲变形能力与柱的轴压比及柱的长细比有关,柱的轴压比越大,柱的变形能力与轴压比的关系,弯曲变形能力越小,柱的变形能力与长细比的关系,柱的长细比越大,弯曲变形能力越小,2.梁、柱板件宽厚比,日本所做的一组梁柱试件，研究其在反复加载下的受力变形情况,b/t=8,b/t=11,b/t=16,随着构件板件宽厚比的增大,构件反复受载的承载能力与耗能能力将降低,

24、板件宽厚比越大，板件越易发生局部屈曲，从而影响后继承载性能,原因：,梁柱试件在反复加载下的受力变形情况：,框架柱的转动变形能力要求比框架梁的的转动变形能力要求低,框架柱的板件宽厚比限值可比框架梁的板件宽厚比限值大,宽厚比限值要求：,不超过12层框架的梁柱板件宽厚比限值,超过12层框架的梁柱板件宽厚比限值,注：1.表列数值适用于Q235，当材料为其他牌号钢材时，应乘以,2.表中Nb为梁的轴向力，A为梁的截面积，f 为梁的钢材抗拉强度设计值,3.梁与柱的连接构造,梁柱的连接构造，应符合下列要求：,（1）梁与柱的连宜采用柱贯通型,（2）柱在两个互相垂直的方向都与梁刚接时，宜采用箱形截面；当仅在一方向

25、刚接时，宜采用工字型截面，并将柱腹板置 于刚接框架平面内,（3）梁翼缘与柱翼缘应采用全熔透坡口焊缝,（5）当梁翼缘的塑性截面模量小于梁全截面塑性截面模量的70%时，梁腹板与柱的连接螺栓不得小于二列；当计算仅需一列时，仍应布置二列，且此时螺栓总数不得小于计算值的1.5倍,（4）柱在梁翼缘对应位置应设置横向加劲肋，且加劲肋厚度不应小于梁翼缘厚度,为防止框架梁柱连接处发生脆性断裂，可以采用如下措施：,1）严格控制焊接工艺操作，重要的部位由技术等级高的工人施焊，减少 梁柱连接中的焊接缺陷,2）8度乙类建筑和9度时，应检验梁翼缘处全焊透坡口焊缝V形切口的冲击 韧性，其冲击韧性在20C时不低于27J,3）

26、补充梁腹板与抗剪连接板之间的 焊缝,图 梁腹板补焊,4）采用梁端加盖板和加腋，或梁柱采用全焊接方式来加强连接的强度,图 梁柱连接的加强,5）利用节点域的塑性变形能力，为此节点域可先设计成先于梁端屈服，但仍需满足有关公式的要求,6）利用“强节点弱杆件”的抗震概念，将梁端附近截面局部削弱,梁端狗骨式设计 具有优越的抗震性能，可将框架的屈服控制在削弱的梁端截面处,上下翼缘两侧开4个圆形切口，切口与圆形平行并磨光,设计制作时：,a.月牙形切削的切削面应刨光,b.起点可距梁端约150mm,c.切削后梁翼缘最小截面积,不宜大于原截面积的90%,应能承受按弹性设计的多遇地震下的组合内力,150,为进一步提高

27、梁端的变形延性，根据梁端附近的弯矩分布，对梁端截面削弱进行更细致的设计,使得梁在一个较长的区段（同步塑性区）能同步地进行塑性耗能,同步塑性设计：,建议梁的同步塑性区L3的长度取为梁高的一半,使梁的同步塑性区各截面的塑性抗弯承载力比弯矩设计值同等地低5%-10%,在同步塑性区两端各有一个L2L4100mm左右光滑 过渡区，过渡区离柱表面L150-100mm,以避开热影响区,二、中心支撑框架抗震构造措施,1.受拉支撑的布置要求,地震作用方向是任意的，且为反复作用,中心支撑采用只能受拉的斜杆体系时,两组斜杆的截面面积在水平方向的投影面积之差不得大于10%,应同时设置两组不同倾斜方向的斜杆,2.受压支

28、撑杆件的要求,地震作用下，支撑杆件可能会经历反复的压曲拉直作用,支撑杆件不宜采用焊接截面，应尽量采用轧制型钢,若采用焊接H型截面作支撑构件时，在8、9度区，,其翼缘与腹板的连接宜采用全焊透连接焊缝,为限值支撑压曲造成的支撑板件的局部屈曲对支撑承载力及耗能能力的影响，对支撑板件的宽厚比需限值更严，应不大于下表规定的限值：,钢结构中心支撑板件宽厚比限值,注：表列数值适用于Q235钢，采用其他牌号钢材应乘以,为使支撑杆件最低具有一定的耗能性能，中心支撑杆件的长细比不宜大于下表的限值：,钢结构中心支撑板件长细比限值,此外，当支撑为填板连接的双肢组合构件时，肢件在填板间的长细比不应大于构件最大长细比的1

29、/2，且不应大于40,注：表列数值适用于Q235钢，采用其他牌号钢材应乘以,3.支撑节点要求,当结构超过12层时，支撑宜采用H型钢制作，两端与框架可采用刚接构造,支撑与框架连接处,支撑杆端宜放大做成圆弧状,梁柱与支撑连接处应设置加劲肋,图 H型钢支撑连接节点示例,当结构不超过12层时，若支撑与框架采用节点板连接，支撑端部至节点板嵌固点在支撑杆件方向的距离，不应小于节点板厚度的2倍,图 支撑端部节点板构造示意图,试验表明：这个不大的间隙允许节点板在强震时有少许屈曲，能显著减少支撑连接的破坏，有积极作用,4.框架部分要求,中心支撑框架结构的框架部分的抗震构造措施要求可与纯框架结构抗震构造措施要求一

30、致,当房屋高度不高于100m且框架部分承担的地震作用不大于结构底部总地震剪力的25%时，8、9度的抗震构造措施可按框架结构降低一度的相应要求采用。,三、偏心支撑框架抗震构造措施,1.消能梁段的长度,偏心支撑框架的抗震设计应保证罕遇地震下结构屈服发生消能梁段上,消能梁的屈服形式有两种,剪切屈服型,弯曲屈服型,抗震设计时，消能梁段宜设计成 剪切屈服型,这种消能梁段的偏心支撑框架的刚度和承载力较大，延性和耗能性能较好,净长a满足下列公式要求者为剪切屈服型消能梁段:,（1）当,时，,（2）当,时，,其中,消能梁段塑性受剪承载力,消能梁段塑性受弯承载力,消能梁段腹板高度,消能梁段腹板厚度,消能梁段截面塑

31、性抵抗矩,消能梁段截面面积,消能梁段腹板截面面积,如消能梁段与柱连接,应设计成 剪切屈服型,或在多遇地震作用下的组合轴力设计值,2.消能梁段的材料及板件宽厚比要求,偏心支撑框架主要依靠消能梁段的 塑性变形 消能地震能量，故对消能梁段的塑性变形能力要求较高,一般钢材的塑性变形能力与其屈服强度成反比,消能梁段所采用的钢材的屈服强度不能太高，应不345MPa,为保障消能梁段具有稳定的反复受力的塑性变形能力：,1）消能梁段腹板不得加焊贴板提高其承载力,2）不得在腹板上开洞,3）消能梁段及与消能梁段同一跨内的非消能梁段，其板件的宽厚比 不应大于下表的限值,注：1.表列数值适用于Q235钢，当材料为其他钢

32、号时，应乘以,2.N为偏心支撑框架梁的轴力设计值；A为梁截面面积；f为钢材抗拉强度设计值,3.消能梁段加劲肋的设置,为保证塑性变形过程中消能梁段的腹板不发生局部屈曲，按下列规定在梁腹板两侧设置加劲肋：,在与偏心支撑连接处 应设加劲肋,2)在距消能梁段端部,处，,应设加劲肋,为消能梁段翼缘宽度,3)在消能梁段中部应设加劲肋，加劲肋间距c应根据消能梁段 长度a确定:,最大间距为,最大间距为,当a介于以上两者之间,最大间距用线性插值确定,4)消能梁段加劲肋的,厚度不得小于,或10mm,加劲肋应采用 角焊缝 与消能梁段腹板和翼缘焊接,加劲肋,的力,与翼缘的焊缝应能承受大小为,的力,其中,加劲肋的截面面

33、积,加劲肋屈服强度,与消能梁段腹板的焊缝应能承受大小为,宽度不得小于,4.支撑及框架部分要求,偏心支撑框架的支撑杆件的长细比不应大于,支撑杆件的板件宽厚比不应超过轴心受压构件按弹性设计时的宽厚比限值,偏心支撑框架结构的框架部分的抗震构造措施要求可与纯框架结构抗震构造要求一致,但当房屋高度不高于100m且框架部分承担的地震作用不大于结构底部总地震剪力的25%时，8、9度时抗震构造措施可按框架结构降低一度的相应要求采用,返回目录,支撑连接破坏,返回,框架梁柱刚性节点破坏,地震下刚性连接节点脆性破坏,返回,裂纹,欠焊,夹渣,气孔,返回,三轴应力,返回,返回,支撑屈曲,返回,梁柱局部失稳,单层厂房倒塌

34、,Pino Suarez building in Mexico City,返回,返回,返回,返回,预制混凝土板组合楼板构造图,压型钢板组合楼板构造图,返回,（a）无伸臂桁架(b)有伸臂桁架 有无伸臂桁架的支撑框架结构侧移变形对比,伸臂及带状桁架结构,(a)无伸臂桁架(b)有伸臂桁架 伸臂桁架结构的工作原理,返回,单(双)角钢或单(双)槽钢支撑连接节点示例,H型钢支撑连接节点示例(H型钢腹板位于框架平面内),返回,(b)(c)梁梁的拼接型式,H柱高强度螺栓拼接图,十字形柱的拼接拼头,返回,楼板,支撑,楼板下陷,支撑受力承载力,30%,返回,返回,返回,效应,返回,倾覆力矩,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,受拉支撑布置,P,受力,P,受力,返回,返回,返回,返回,框架结构,返回,世界上第一个多层钢结构建筑（1872年建于巴黎）,美国纽约世贸大厦,返回,此外，,楼板的有效宽度be按下式计算:,钢梁上翼缘宽度,、,梁外侧和内侧的翼缘计算宽度，各取梁跨度l的1/6和翼缘板厚度t 的6倍中的较小值。,高不应超过翼板实际外伸宽度,；,不应超过相邻梁板托间净距,的1/2,返回,柱侧移时梁的转动变形,返回,混合结构混凝土芯筒钢框架,返回,