多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)（PPT59）

第八章多高層層建筑筑鋼結(jié)結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)8.1多高層層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的主要要震害害特征征8.2多高層層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的選型型與結(jié)結(jié)構(gòu)布布置8.3多高層層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的抗震震計(jì)算算要求求8.4多高層層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)抗抗震構(gòu)構(gòu)造要要求主要內(nèi)內(nèi)容§8.1多高層層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的主要要震害害特征征強(qiáng)度高高、延延性好好、重重量輕輕、抗抗震性性能好好鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)特性性：總體來來說，，在同同等場場地、、烈度度條件件下，，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)房屋屋的震震害較較鋼筋筋混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)房房屋的的震害害要小小震害舉舉例及及比較較1985年墨西西哥城城地震震中鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)和鋼鋼筋混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)的破破壞情情況建造年份鋼結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)倒塌嚴(yán)重破壞倒塌嚴(yán)重破壞1957年以前7127161957~1976年3151231976年以后0046多高層層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)在在地震震中的的破壞壞形式式有三三種節(jié)點(diǎn)連連接破破壞；；構(gòu)件件破壞壞；結(jié)結(jié)構(gòu)倒倒塌一、節(jié)點(diǎn)連連接破破壞1.支撐連連接破破壞圖圓圓鋼支支撐連連接的的破壞壞圖角角鋼支支撐連連接的的破壞壞2.梁柱連連接破破壞圖美美國Northridge(北陵嶺嶺)地震日本阪阪神地地震1978年日本本宮城城縣遠(yuǎn)遠(yuǎn)海地地震（（里氏氏7.4級）1978年日本本宮城城縣遠(yuǎn)遠(yuǎn)海地地震鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑筑破壞類類型統(tǒng)統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)數(shù)量

破壞類型破壞等級*統(tǒng)計(jì)ⅤⅣⅢⅡ總數(shù)百分比(%)過度彎曲柱–2–2117.4梁–––1梁、柱局部屈曲2112連接破壞支撐連接613256311980.4梁柱連接––21柱腳連接–421其它連接–1–1基礎(chǔ)失效不均勻沉降–24121812.2總計(jì)8233483148100支撐連連接更更易遭遭受地地震破破壞Ⅱ級：支支撐連連接出出現(xiàn)裂裂紋，但但沒有有不可可恢復(fù)的的屈曲曲變形形Ⅲ級：出出現(xiàn)小小于1/30層高的的永久久層間變變形Ⅳ級：出出現(xiàn)大大于1/30層高的的永久久層間變變形Ⅴ級：倒倒塌或或無法法繼續(xù)使使用震害調(diào)調(diào)查發(fā)發(fā)現(xiàn)，，梁柱柱連接接的破破壞大大多數(shù)數(shù)發(fā)生生在梁梁的下翼緣緣處，而上翼翼緣的的破壞壞要少少得多多可能的的原因因：1.樓板與與梁共共同變變形導(dǎo)導(dǎo)致下下翼緣緣應(yīng)力力增大大2.下翼緣緣在腹腹板位位置焊焊接的的中斷斷是一一個(gè)顯顯著的的焊縫縫缺陷陷的來來源震后觀觀察到到的在在梁柱柱焊縫縫連接接處的的失效效模式式1.美國Northridge(北嶺)地震2.日本阪阪神地地震模式1—翼緣斷斷裂模式2，3——熱影響響區(qū)斷斷裂模式4—橫膈板板斷裂裂梁柱剛剛性連連接裂裂縫或或斷裂裂破壞壞的原原因（（4點(diǎn)）：：1.焊縫缺缺陷2.三軸應(yīng)應(yīng)力這些缺缺陷將將成為為裂縫縫開展展直至至斷裂裂的起起源梁柱連連接的的焊縫縫變形形由于于受到到梁和和柱約約束，，施焊后后焊縫縫殘存存三軸軸拉應(yīng)應(yīng)力，，使材材料變變脆如裂紋紋、欠欠焊、、夾渣渣和氣氣孔等等3.構(gòu)造缺缺陷出于焊焊接工工藝的的要求求，梁梁翼緣緣與柱柱連接工程中襯板在焊接后就留在結(jié)構(gòu)上，這樣襯板與柱翼緣之間就形成一條“人工”裂縫，成為連接裂縫發(fā)展的起源。4.焊縫金金屬?zèng)_沖擊韌韌性低的沖沖擊韌韌性使使得連接接很易易產(chǎn)生生脆性性破壞，，成為為引發(fā)發(fā)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)破壞的的重要要因素素圖““人工工”裂裂縫二、構(gòu)件破破壞多高層層建筑筑鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件破破壞的的主要要形式式有1.支撐壓壓屈支撐在在地震震中所所受的的壓力力超過過其屈屈曲臨界界力時(shí)時(shí)，即即壓屈破破壞梁或柱柱在地地震作作用下下反復(fù)復(fù)受彎彎，在彎矩矩最大大截面面處附附近由由于過過度彎彎曲可能發(fā)發(fā)生翼翼緣局局部失失穩(wěn)破破壞2.梁柱局局部失失穩(wěn)支撐壓壓曲梁柱局局部失失穩(wěn)母材的的斷裂裂支撐處處的斷斷裂1995年日本本阪神神地震震,位于阪阪神地地震區(qū)區(qū)蘆屋屋市海海濱城城的52棟高層層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)住住宅，，有57根鋼柱柱發(fā)生生斷裂裂，7根鋼柱柱在與與支撐撐連接接處斷斷裂，，其中中13根鋼柱柱為母母材斷斷裂，，37根鋼柱柱在拼拼接焊焊縫處處斷裂裂.3.柱水平平裂縫縫或斷斷裂破破壞鋼柱的的斷裂裂是出出人意意料的的，分分析原原因認(rèn)認(rèn)為：：豎向向地震震使柱柱中出出現(xiàn)動(dòng)動(dòng)拉力力，由由于應(yīng)變變速率率高，，使材材料變變脆；；加上上地震震時(shí)為為日本本嚴(yán)冬冬時(shí)期期，鋼鋼柱位材溫度低于0oC；以及焊縫和彎矩與剪力的不利影響，造成柱水平斷裂。建造年份嚴(yán)重破壞或倒塌中等破壞輕微破壞完好1971年以前50201971-1982年00351982年以后00171995年日本本阪神神地震震中ChouWard地震鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)房屋屋震害害情況況鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)房屋屋在地地震中中嚴(yán)重破破壞或或倒塌塌與結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)水水平關(guān)系很很大1971年，日日本鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范范修訂訂；1982年，日本本建筑標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)法實(shí)實(shí)施三、結(jié)構(gòu)構(gòu)倒塌結(jié)構(gòu)倒塌塌是地震中中結(jié)構(gòu)破破壞最嚴(yán)重的形式鋼結(jié)構(gòu)建建筑盡管管抗震性性能好，，但在地地震中也也有倒塌事例例發(fā)生。§8.2多高層鋼鋼結(jié)構(gòu)的的選型與與結(jié)構(gòu)布布置一、結(jié)構(gòu)構(gòu)選型在結(jié)構(gòu)選選型上，，多層和和高層鋼鋼結(jié)構(gòu)無無嚴(yán)格界界限將超過12層的建筑筑歸為高層鋼結(jié)構(gòu)建建筑為區(qū)分結(jié)結(jié)構(gòu)的重重要性對對結(jié)構(gòu)抗抗震構(gòu)造造措施的的要求不不同我國建筑筑抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（GB50011—2001）規(guī)定：將不超過過12層的建筑筑歸為多層鋼結(jié)構(gòu)建建筑有抗震要要求的多多高層建建筑鋼結(jié)結(jié)構(gòu)可采采用以下下結(jié)構(gòu)體體系：1.純框架結(jié)結(jié)構(gòu)延性好，，但抗側(cè)側(cè)力剛度度較差框架-支撐體系系是在框框架體系系中沿結(jié)結(jié)構(gòu)的縱縱、橫兩兩個(gè)方向向均勻布布置一定定數(shù)量的的支撐所所形成的的結(jié)構(gòu)體體系。在在框架-支撐體系系中，框框架是剪剪切型結(jié)結(jié)構(gòu)，底底部層間間位移大大；支撐撐為彎曲曲型結(jié)構(gòu)構(gòu)，底部部層間位位移小，，兩者并并聯(lián)，可可以明顯顯減少建建筑物下下部的層層間位移移，因此此在相同同的側(cè)移移限值標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的情情況下，，框架-支撐體系系可以用用于比框框架體系系更高的的房屋。?？蚣荏w系系是沿縱縱橫向方方向由多多榀平面面框架構(gòu)構(gòu)成及承承擔(dān)水平荷載載的抗側(cè)側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)，它也也是承擔(dān)擔(dān)豎向荷荷載的結(jié)結(jié)構(gòu)。2.框架—支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)體系①支撐類類型支撐類型型的選擇擇與是否否抗震有有關(guān)，也也與建筑筑的層高高、柱距距以及建建筑使用用要求有有關(guān)，Ａ.中心支撐撐中心支撐撐是指斜斜桿、橫橫梁及柱柱匯交于于一點(diǎn)的的支撐體體系，或或兩根斜斜桿與橫橫桿匯交交于一點(diǎn)點(diǎn)，也可可與柱子子匯交于于一點(diǎn)，，但匯交交時(shí)均無無偏心距距。如右圖：：中心支撐撐的類型型（支撐撐框架））(a)X形支撐；；(b）單斜支支撐；(c）人字形形支撐；；(d)K形支撐；；(e)V形支撐b.偏心支撐撐偏心支撐撐是指支支撐斜桿桿的兩端端，至少少有一端端與梁相相交（不不在柱節(jié)節(jié)點(diǎn)處）），另一端可在在梁與柱柱交點(diǎn)處處連接，，或偏離離另一根根支撐斜斜桿一段段長度與與梁連接接，并在支撐斜斜桿桿端端與柱子子之間構(gòu)構(gòu)成一耗耗能梁段段，或在在兩根支支撐與桿桿之間構(gòu)構(gòu)成一耗能梁段段的支撐撐。偏心支撐撐類型（（偏心支支撐框架架）（a）門架式式1；（b）門架式式2；（c）單斜桿桿式；（（d）人字形形式；（（e）V字形式a.框架—中心支撐撐結(jié)構(gòu)體體系通過支撐撐提高框框架的剛剛度，但但支撐受受壓會(huì)屈屈曲，支支撐屈曲曲將導(dǎo)致原結(jié)結(jié)構(gòu)承載載力降低低b.框架—偏心支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)體系可通過偏心梁梁段剪切屈服服限制支撐受受壓屈曲，使使結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定的承承載能力和良良好的耗能性性能，抗側(cè)力力剛度介于純框架和中心心支撐框架之之間3.框架－剪力墻墻板體系框架－剪力墻墻板體系是以以鋼框架為主主體，并配置置一定數(shù)量的的剪力墻板。。剪力墻板主要要類型：①鋼板剪力力墻板②內(nèi)藏鋼板板支撐剪力墻墻墻板③帶豎縫鋼鋼筋混凝土剪剪力墻板內(nèi)藏鋼板剪力力墻板與框架架的連接帶帶豎豎縫剪力墻板板與框架的連連接4.框筒結(jié)構(gòu)體系系（2）框架結(jié)構(gòu)的梁梁柱節(jié)點(diǎn)宜采采用剛接（1）實(shí)際上是密密柱框架結(jié)構(gòu)構(gòu)（3）由于梁跨小小，剛度大，，使周圈柱近似構(gòu)成一個(gè)個(gè)整體受彎的的薄壁筒體（4）具有較大的的抗側(cè)剛度和和承載力因而框筒結(jié)構(gòu)構(gòu)多用于高層建筑筒體結(jié)構(gòu)體系系因其具有較較大剛度，有有較強(qiáng)的抗側(cè)側(cè)力能力，能能形成較大的的使用空間，對于超高高層建筑是一一種經(jīng)濟(jì)有效效的結(jié)構(gòu)形式式。根據(jù)筒體體的布置、組組成、數(shù)量的不同，筒筒體結(jié)構(gòu)體系系可分為框架架筒、桁架筒筒、筒中筒及及束筒等體系系。1.各種鋼結(jié)構(gòu)體體系建筑的適適用高度結(jié)構(gòu)體系設(shè)防烈度6、789框架1109050框架—支撐（剪力墻板）220200140筒體（框筒、筒中筒、束筒）和巨型框架300260180適用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)房屋最大高高度（m）2.各種鋼結(jié)構(gòu)體體系建筑的適適用高寬比適用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)房屋最大高高寬比烈度6、789最大高寬比6.56.05.5二、高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的布置原原則3.高層鋼結(jié)構(gòu)的的布置要求高層鋼結(jié)構(gòu)房房屋除了滿足足一般的規(guī)定定外，尚應(yīng)符符合①支撐框架在在兩個(gè)方向的的布置均宜基基本對稱，支支撐框架之間間樓蓋的長寬寬比不宜大于于3②設(shè)置地下室時(shí)時(shí)，框架-支撐(抗震墻板)結(jié)構(gòu)中豎向連連續(xù)布置的支支撐(抗震墻板)應(yīng)延伸至基礎(chǔ)礎(chǔ)；鋼框架柱柱應(yīng)至少延伸伸至地下一層層，其豎向荷荷載應(yīng)直接傳傳至基礎(chǔ)；③8、9度時(shí)，宜采用用偏心支撐、、帶豎縫鋼筋筋混凝土抗震震板墻、內(nèi)藏藏鋼板支撐或或其他消能支支撐；④一般情況下下，對不超過過12層的鋼結(jié)構(gòu)房房屋可采用框框架結(jié)構(gòu)、框框架-支撐結(jié)構(gòu)或其其他結(jié)構(gòu)類型型；⑤超過12層的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)房屋，8度、9度時(shí)，宜采采用偏心支支撐、帶豎豎縫鋼筋混混凝土抗震震墻板、內(nèi)內(nèi)藏鋼支撐撐鋼筋混凝凝土墻板或或其他消能能支撐及筒筒體結(jié)構(gòu)，，此時(shí)頂層層可采用中中心支撐；；⑥超過12層的鋼框架架-筒體結(jié)構(gòu)，，在必要時(shí)時(shí)可設(shè)置由由筒體向外外臂和周邊邊桁架組成成的加強(qiáng)層層；⑦樓蓋宜采采用壓型鋼鋼板現(xiàn)澆鋼鋼筋混凝土土組合樓或或非組合樓樓板?！?.3多高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的抗震震計(jì)算要求求一、計(jì)算模模型確定多高層層鋼結(jié)構(gòu)抗抗震計(jì)算模模型時(shí)，應(yīng)應(yīng)注意：進(jìn)行多高層層鋼結(jié)構(gòu)地地震作用下下的內(nèi)力與位移移分析時(shí)，一一般可假定定樓板在自身平面面內(nèi)為絕對對剛性。對整體性較較差、開孔孔面積大、、有較長的的外伸段的的樓板，宜宜采用樓板板平面內(nèi)的實(shí)實(shí)際剛度進(jìn)進(jìn)行計(jì)算2.進(jìn)行多高層層鋼結(jié)構(gòu)多遇地震作用下的反應(yīng)分析時(shí)，可可考慮現(xiàn)澆混凝土土樓板與鋼鋼梁的共同同作用。在設(shè)計(jì)中應(yīng)應(yīng)保證樓板板與鋼梁間間有可靠的的連接措施施，此時(shí)樓板可作為為梁翼緣的的一部分計(jì)算梁的彈彈性截面特特性進(jìn)行多高層層鋼結(jié)構(gòu)罕遇地震反反應(yīng)分析時(shí)，考考慮到此時(shí)時(shí)樓板與梁的的連接可能能遭到破壞壞，則不應(yīng)應(yīng)考慮樓板板與梁的共共同工作3.多高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的抗震震計(jì)算可采采用：平面抗側(cè)力力結(jié)構(gòu)的空空間協(xié)同計(jì)計(jì)算模型結(jié)構(gòu)布置規(guī)規(guī)則、質(zhì)量量及剛度沿沿高度分布布均勻、不不計(jì)扭轉(zhuǎn)效效應(yīng)可采用平面結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算模型結(jié)構(gòu)平面或或立面不規(guī)規(guī)則、體型型復(fù)雜，無無法劃分平平面抗側(cè)力力單元的結(jié)構(gòu)以及及筒體結(jié)構(gòu)構(gòu)應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算模型4.多高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)在地震震作用下的的內(nèi)力與位位移計(jì)算，，應(yīng)考慮梁柱的彎曲變形形和剪切變變形，尚應(yīng)應(yīng)考慮柱的軸向變形形一般可不考考慮梁的軸向變形形，但當(dāng)梁梁同時(shí)作為為腰桁架或或桁架的弦弦桿時(shí)，則應(yīng)應(yīng)考慮軸力力的影響6.應(yīng)計(jì)入梁柱柱節(jié)點(diǎn)域剪剪切變形（（如圖）對對多高層建建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)位移的影響響可將梁柱節(jié)節(jié)點(diǎn)域當(dāng)作作一個(gè)單獨(dú)獨(dú)的單元進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分分析，也可可按下列規(guī)定作作近似計(jì)算算：1）箱形截面面柱框架可將節(jié)點(diǎn)域域當(dāng)作剛域域，剛域的尺寸寸取節(jié)點(diǎn)域域尺寸的一一半2）工字形截截面柱框架架可不考慮節(jié)節(jié)點(diǎn)域，梁梁柱長度按按軸線間距距離確定5.柱間支撐兩兩端應(yīng)為剛剛性連接，，但可按兩兩端鉸接計(jì)計(jì)算。偏心心支撐中的耗能梁梁段應(yīng)取為為單獨(dú)單元元二、地震作作用阻尼比取值值：多高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的阻尼尼比較小，，按反應(yīng)譜法計(jì)算時(shí)的取取值：多遇地震下的地震作作用高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的阻尼比比可取為0.02多層（不超超過12層）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的阻尼比比可取為0.035罕遇地震下的地震作作用考慮結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)入彈塑性性，多高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的阻尼尼比均可取取為0.05三、結(jié)構(gòu)自自振周期對于重量及及剛度分布布比較均勻勻的結(jié)構(gòu)，，可用下式式近似計(jì)算算：在初步計(jì)算算時(shí)，可按按下列經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式估算算n為建筑物層層數(shù)，不包包括地下部部分及頂層層小塔樓。。四、設(shè)計(jì)反反應(yīng)譜鋼結(jié)構(gòu)在彈彈性階段的的阻尼比為為0.02，小于一般般結(jié)構(gòu)的阻阻尼比0.05，使地震反應(yīng)應(yīng)增大。根根據(jù)研究，，阻尼比為為0.02的單質(zhì)彈性性體系，其其地震的加速速度反應(yīng)將將比阻尼比比0.05提高35%，故在高層層鋼結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)中，水平平地震影響響系數(shù)曲線線中的下降降階段衰減減指數(shù)應(yīng)為為γ=0.95、傾斜段的的斜率為η1=0.024，而水平地地震影響系系數(shù)的最大大值與阻尼比為0.05時(shí)相比，可可提高η2=1.32倍，其值按按下表取用用高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)水平地震震影響系數(shù)數(shù)最大值五、底部剪剪力計(jì)算采用底部剪剪力法計(jì)算算水平地震震作用，結(jié)結(jié)構(gòu)總的水水平地震作作用等效底部剪力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算算參考第三三章。烈度6度7度8度9度0.0530.106(0.158)0.211(0.317)0.4228.4鋼構(gòu)件的抗抗震設(shè)計(jì)與與構(gòu)造措施施鋼構(gòu)件的設(shè)設(shè)計(jì)包括以以下內(nèi)容(1)構(gòu)件的強(qiáng)度度驗(yàn)算；(2)構(gòu)件的穩(wěn)定定承載力驗(yàn)驗(yàn)算；(3)為保證構(gòu)件件截面的塑塑性變形能能充分開展展，同時(shí)滿滿足構(gòu)件的的局部失穩(wěn)不先于于構(gòu)件的整整體失穩(wěn)，，應(yīng)對構(gòu)件件寬厚比做做出嚴(yán)格的的限制；(4)受壓構(gòu)件的的長細(xì)比和和受彎構(gòu)件件塑性鉸處處側(cè)向支承承點(diǎn)與相鄰鄰側(cè)向支承點(diǎn)間構(gòu)構(gòu)件最大側(cè)側(cè)向長細(xì)比比的驗(yàn)算。。1.鋼梁鋼梁的抗震震破壞主要要表現(xiàn)在梁梁的側(cè)向整整體失穩(wěn)和和局部失穩(wěn)穩(wěn)，鋼梁的的強(qiáng)度及變形形能根據(jù)其其板件寬厚厚比、側(cè)向向支承長度度及彎距梯梯度、節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的連續(xù)構(gòu)造造等的不同同而有很大大差別。在在抗震設(shè)計(jì)計(jì)中為了滿滿足抗震要要求，鋼梁必必須具有良良好的延性性性能，因因此必須正正確設(shè)計(jì)截截面尺寸、、合理布置側(cè)側(cè)向支撐，，注意連接接構(gòu)造，保保證其能充充分發(fā)揮變變形能力。。(1)梁的的強(qiáng)強(qiáng)度度鋼梁梁在在反反復(fù)復(fù)荷荷載載下下的的極極限限荷荷載載將將比比單單調(diào)調(diào)荷荷載載時(shí)時(shí)小小，，但但考考慮慮到到樓樓板板的的約約束束作作用用又又將將使使梁梁的的承承載載能能力力有有明明顯顯提提高高，，因因此此鋼鋼梁梁承承載載力力計(jì)計(jì)算算與與一一般般在在靜靜力力荷荷載載作作用用下下的的鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)相相同同，，計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)取取截截面面塑塑性性發(fā)發(fā)展展系系數(shù)數(shù)，，承承載載力力抗抗震震調(diào)調(diào)整整系系數(shù)數(shù)。。在在進(jìn)進(jìn)行行多多遇遇地地震震作作用用下下構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)，，托托柱柱梁梁的的內(nèi)內(nèi)力力乘乘以以不不小小于于1.5的增增大大系系數(shù)數(shù)。。(2)梁的的整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定鋼梁梁的的整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定驗(yàn)驗(yàn)算算公公式式一一般般與與靜靜力力荷荷載載作作用用下下的的鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)相相同同，，承承載力力抗抗震震調(diào)調(diào)整整系系數(shù)數(shù)。。當(dāng)梁梁設(shè)設(shè)有有側(cè)側(cè)向向支支撐撐，，并并滿滿足足規(guī)規(guī)范范規(guī)規(guī)定定的的受受壓壓翼翼緣緣自自有有長長度度與與其其寬寬度度之比比的的限限制制時(shí)時(shí)，，可可不不計(jì)計(jì)算算整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定。。按按7度及及以以上上抗抗震震設(shè)設(shè)防防的的高高層層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，梁梁受受壓壓翼翼緣緣側(cè)側(cè)向向支支承承點(diǎn)點(diǎn)間間的的距距離離與與梁梁翼翼緣緣寬寬度度之之比比，，應(yīng)應(yīng)符符合規(guī)規(guī)范范關(guān)關(guān)于于塑塑性性設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的長長細(xì)細(xì)比比要要求求。。(3)梁、、柱柱板板件件寬寬厚厚比比日本所做做的一組組梁柱試試件，研研究其在在反復(fù)加加載下的的受力變變形情況況b/t=8b/t=11b/t=16隨著構(gòu)件件板件寬寬厚比的的增大構(gòu)件反復(fù)復(fù)受載的的承載能能力與耗耗能能力力將降低低板件寬厚厚比越大大，板件件越易發(fā)發(fā)生局部部屈曲，，從而影影響后繼繼承載性性能原因：梁柱試件件在反復(fù)復(fù)加載下下的受力力變形情情況：框架柱的的轉(zhuǎn)動(dòng)變變形能力力要求比比框架梁的的的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)變形能能力要求低框架柱的板件寬寬厚比限限值可比比框架梁的板件寬寬厚比限限值大寬厚比限限值要求求：不超過12層框架的的梁柱板板件寬厚厚比限值值板件名稱6度7度8度9度柱工字形截面翼緣外伸部分工字型截面腹板箱型截面壁板13433911433710433594333梁工字型截面和箱型截面翼緣外伸部分箱型截面翼緣在兩腹板間的部分工字型截面和箱型截面腹板11361032930930超過12層框架的的梁柱板板件寬厚厚比限值值板件名稱6度7度8度9度柱工字形截面翼緣外伸部分工字型截面腹板箱型截面壁板13433911433710433594333梁工字型截面和箱型截面翼緣外伸部分箱型截面翼緣在兩腹板間的部分工字型截面和箱型截面腹板11361032930930注：1.表列數(shù)值值適用于于Q235，當(dāng)材料料為其他他牌號(hào)鋼鋼材時(shí)，，應(yīng)乘以以2.表中Nb為梁的軸軸向力，，A為梁的截截面積，，f為梁的鋼鋼材抗拉拉強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值2.鋼柱(1)鋼柱的計(jì)計(jì)算長度度在框架柱柱的抗震震設(shè)計(jì)中中，當(dāng)計(jì)計(jì)算柱在在多遇地地震作用用組合下下的穩(wěn)定定時(shí)，柱的的計(jì)算長長度系數(shù)數(shù)，，純框框架體系系按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范》(GB50017)中有側(cè)移移時(shí)的取取用；有有支撐或或剪力墻墻的體系系在層間間位移不超超過層高高的1/250時(shí)，取。。對于純純框架體體系及支支撐或剪力墻體體系，若若層間位位移不超超過層高高的1/10000時(shí)，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017)中無側(cè)移移時(shí)的取取用用(2)強(qiáng)柱弱梁梁設(shè)計(jì)強(qiáng)柱弱梁梁是抗震震設(shè)計(jì)的的基本要要求，在在地震作作用下，，塑性效效應(yīng)在梁梁端形成而而不應(yīng)在在柱端形形成，此此時(shí)框架架具有較較大的內(nèi)內(nèi)力重分分布和消消能能力。。為此柱柱端應(yīng)比比梁端有有更大的的承載能能力儲(chǔ)備備。對于于抗震設(shè)設(shè)防框架柱柱在框架架的任一一節(jié)點(diǎn)處處，柱截截面的塑塑性抵抗抗矩和梁梁截面的的塑性抵抗抗矩應(yīng)滿滿足下式式的要求求：當(dāng)符合下下列情況況，可不不按上式式計(jì)算①柱軸力力,f為鋼材抗抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值值;,但,N1為地震作作用加大大一倍時(shí)時(shí)的柱地地震組合合軸向力;③柱所在樓樓層的抗抗剪承載載力比上上一層的的抗震承承載力高高出25%.(3)節(jié)點(diǎn)域設(shè)設(shè)計(jì)①節(jié)點(diǎn)域域的屈服服承載力力研究表明明，節(jié)點(diǎn)點(diǎn)域既不不能太厚厚，也不不能太薄薄，太厚厚了使節(jié)節(jié)點(diǎn)域不不能發(fā)揮耗能能作用，，太薄了了將使框框架的側(cè)側(cè)向位移移太大。。節(jié)點(diǎn)域域的屈服服承載力應(yīng)滿滿足式(8-14)的要求：：工字形截截面柱：：箱箱形形截面柱柱：圓圓管截截面：Mpb1、Mpb2—節(jié)點(diǎn)域兩兩側(cè)梁的的全塑性性受彎承承載力；；Vp—節(jié)點(diǎn)域的的體積，，受循環(huán)環(huán)荷載作作用時(shí)的的折減系系數(shù)，三三、四級級取0.6,一、二級級取0.7fyv鋼材的屈屈服抗剪剪強(qiáng)度，，取鋼材材屈服強(qiáng)強(qiáng)度的0.58倍,hb1、hc1——分別為梁梁翼緣厚厚度中點(diǎn)點(diǎn)間的距距離，和和柱翼緣緣（或鋼鋼管直徑徑線上管管壁）厚厚度中點(diǎn)點(diǎn)間的距距離；tw—柱在節(jié)點(diǎn)點(diǎn)域的腹腹板厚度度；②節(jié)點(diǎn)域域的穩(wěn)定定及受剪剪承載力力驗(yàn)算為了保證證在大地地震作用用下，使使柱和梁梁連接的的節(jié)點(diǎn)域域腹板不不致局部部失穩(wěn)，以利利于吸收收和耗散散地震能能量，在在柱與梁梁連接處處，柱應(yīng)應(yīng)設(shè)置與與梁上下翼緣緣位置對對應(yīng)的加加勁肋，，使之與與柱翼緣緣相包圍圍處形成成梁柱節(jié)節(jié)點(diǎn)域。節(jié)點(diǎn)點(diǎn)域柱腹腹板的厚厚度，一一方面要要滿足腹腹板局部部穩(wěn)定要要求，另另一方面還應(yīng)應(yīng)滿足節(jié)節(jié)點(diǎn)域的的抗剪要要求。為為保證工工字形截截面柱和和箱形截截面柱的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)域的穩(wěn)穩(wěn)定，節(jié)節(jié)點(diǎn)域腹腹板的厚厚度應(yīng)滿滿足節(jié)點(diǎn)域的的受剪承承載力應(yīng)應(yīng)滿足(4)框架柱的的長細(xì)比比為了保證證框架柱柱具有較較好的延延性，地地震區(qū)柱柱的長細(xì)細(xì)比不宜宜太大，，一級不應(yīng)應(yīng)大于60，二級不不應(yīng)大于于80，三級不不應(yīng)大于100，四級不不應(yīng)大于于120。hb、hc——梁腹板高高度和柱柱腹板高高度Mb1、Mb2——節(jié)點(diǎn)域兩兩側(cè)梁的的彎矩設(shè)設(shè)計(jì)值；；——節(jié)點(diǎn)域承承載力抗抗震調(diào)整整系數(shù)，，取0.753.中心支支撐框框架抗抗震構(gòu)構(gòu)造措措施（1）受受拉支支撐的的布置置要求求地震作作用方方向是是任意意的，，且為為反復(fù)復(fù)作用用中心支支撐采采用只只能受受拉的的斜桿桿體系系時(shí)兩組斜斜桿的的截面面面積積在水水平方方向的的投影影面積積之差差不得得大于于10%應(yīng)同時(shí)時(shí)設(shè)置兩組不不同傾傾斜方方向的的斜桿桿（2）受受壓支支撐桿桿件的的要求求地震作作用下下，支支撐桿桿件可可能會(huì)會(huì)經(jīng)歷歷反復(fù)復(fù)的壓壓曲拉拉直作作用支撐桿桿件不不宜采采用焊焊接截截面，，應(yīng)盡盡量采采用軋制型型鋼若采用用焊接接H型截面面作支支撐構(gòu)構(gòu)件時(shí)時(shí)，在在8、9度區(qū)，，其翼緣緣與腹腹板的的連接接宜采采用全全焊透透連接接焊縫縫為限值值支撐壓壓曲造成的的支撐撐板件件的局局部屈屈曲對對支撐撐承載載力及及耗能能能力的的影響響，對對支撐撐板件件的寬厚比比需限值值更嚴(yán)嚴(yán)，應(yīng)應(yīng)不大大于下下表規(guī)定定的限限值：：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)中心心支撐撐板件件寬厚厚比限限值板件名稱不超過12層超過12層7度8度9度6度7度8度9度翼緣外伸部分工字型截面腹板箱型截面腹板1333311130289272592523823218232172119圓管外徑與壁厚比42404038注：表表列數(shù)數(shù)值適適用于于Q235鋼，采采用其其他牌牌號(hào)鋼鋼材應(yīng)應(yīng)乘以以為使支支撐桿桿件最最低具具有一一定的的耗能能性能能，中心支支撐桿件的的長細(xì)比不宜大于下下表的限值值：鋼結(jié)構(gòu)中心心支撐板件件長細(xì)比限限值類型6、7度8度9度不超過12層按壓桿設(shè)計(jì)150120120按拉桿設(shè)計(jì)200150150超過12層1209060此外，當(dāng)支支撐為填板板連接的雙雙肢組合構(gòu)構(gòu)件時(shí)，肢肢件在填板板間的長細(xì)比不不應(yīng)大于構(gòu)構(gòu)件最大長長細(xì)比的1/2，且不應(yīng)大大于40注：表列數(shù)數(shù)值適用于于Q235鋼，采用其其他牌號(hào)鋼鋼材應(yīng)乘以以（3）支撐節(jié)節(jié)點(diǎn)要求當(dāng)結(jié)構(gòu)超過過12層時(shí)，支撐撐宜采用H型鋼制作，兩端端與框架可可采用剛接構(gòu)造支撐與框架架連接處支撐桿端宜宜放大做成成圓弧狀梁柱與支撐撐連接處應(yīng)應(yīng)設(shè)置加勁勁肋圖H型鋼支撐連連接節(jié)點(diǎn)示示例當(dāng)結(jié)構(gòu)不超超過12層時(shí)，若支支撐與框架架采用節(jié)點(diǎn)板連接，支撐撐端部至節(jié)點(diǎn)板嵌固固點(diǎn)在支撐撐桿件方向向的距離，，不應(yīng)小于于節(jié)點(diǎn)板厚度度的2倍圖支撐撐端部節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板構(gòu)造示示意圖試驗(yàn)表明：：這個(gè)不大的的間隙允許許節(jié)點(diǎn)板在在強(qiáng)震時(shí)有有少許屈曲曲，能顯著著減少支撐撐連接的破破壞，有積積極作用4.偏心支撐框框架抗震構(gòu)構(gòu)造措施（1）消能梁梁段的長度度偏心支撐框框架的抗震震設(shè)計(jì)應(yīng)保保證罕遇地地震下結(jié)構(gòu)構(gòu)屈服發(fā)生生消能梁段上消能梁的屈屈服形式有有兩種剪切屈服型型彎曲屈服型型抗震設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，消能梁梁段宜設(shè)計(jì)計(jì)成剪切屈服型型這種消能梁梁段的偏心心支撐框架架的剛度和和承載力較較大，延性性和耗能性性能較好凈長a滿足下列公公式要求者者為剪切屈屈服型消能能梁段:1）當(dāng)時(shí)，2）當(dāng)時(shí)，其中――消能梁段塑塑性受剪承承載力――消能梁段塑塑性受彎承承載力――消能梁段腹腹板高度――消能梁段腹腹板厚度――消能梁段截截面塑性抵抵抗矩――消能梁段截截面面積――消能梁段段腹板截截面面積積如消能梁梁段與柱柱連接應(yīng)設(shè)計(jì)成成剪切屈服服型或在多遇遇地震作作用下的的組合軸軸力設(shè)計(jì)計(jì)值（2）消能能梁段的的材料及及板件寬寬厚比要要求偏心支撐撐框架主要依靠靠消能梁梁段的塑性變形形消能地震震能量，故故對消能能梁段的的塑性變變形能力力要求較較高一般鋼材材的塑性性變形能能力與其其屈服強(qiáng)強(qiáng)度成反反比消能梁段段所采用用的鋼材材的屈服服強(qiáng)度不不能太高高，應(yīng)不不345MPa為保障消消能梁段段具有穩(wěn)穩(wěn)定的反反復(fù)受力力的塑性性變形能能力：1）消能梁梁段腹板板不得加加焊貼板板提高其其承載力力2）不得在在腹板上上開洞3）消能梁梁段及與與消能梁梁段同一一跨內(nèi)的的非消能能梁段，，其板件件的寬厚厚比不應(yīng)大于于下表的的限值板件名稱寬厚比限值翼緣外伸部分8腹板當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)注：1.表列數(shù)值值適用于于Q235鋼，當(dāng)材材料為其其他鋼號(hào)號(hào)時(shí)，應(yīng)應(yīng)乘以2.N為偏心支支撐框架架梁的軸軸力設(shè)計(jì)計(jì)值；A為梁截面面面積；；f為鋼材抗抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值值（3）消能能梁段加加勁肋的的設(shè)置為保證塑塑性變形形過程中中消能梁梁段的腹腹板不發(fā)發(fā)生局部部屈曲，，按下列規(guī)規(guī)定在梁梁腹板兩兩側(cè)設(shè)置置加勁肋肋：在與偏心心支撐連連接處應(yīng)設(shè)加勁勁肋2)在距消能能梁段端端部處，應(yīng)設(shè)加勁勁肋為消能梁梁段翼緣緣寬度3)在消能梁梁段中部部應(yīng)設(shè)加勁勁肋，加勁肋肋間距c應(yīng)根據(jù)消消能梁段段長度a確定:最大間距距為最大間距距為當(dāng)a介于以上上兩者之之間最大間距距用線性性插值確確定4)消能梁段段加勁肋肋的厚度不得得小于或10mm加勁肋應(yīng)應(yīng)采用角焊縫與消能梁梁段腹板板和翼緣緣焊接加勁肋的力與翼緣的的焊縫應(yīng)應(yīng)能承受受大小為為的力其中——加勁肋的的截面面面積——加勁肋