建筑工程抗震設(shè)計(jì)7課件

7高層及多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)·本章要點(diǎn)

■掌握：多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震計(jì)算；高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算。

■理解：鋼構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施；鋼節(jié)點(diǎn)及連接的抗震計(jì)算與構(gòu)造措施■了解：鋼結(jié)構(gòu)的震害及破壞特點(diǎn)；多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施。高層鋼結(jié)構(gòu)的體系與布置；17.１概述1.鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（１）各向同性的均質(zhì)材料，強(qiáng)度易于保證，結(jié)構(gòu)的可靠性大；（２）輕質(zhì)高強(qiáng)，使結(jié)構(gòu)所受地震作用減?。唬ǎ常┝己玫难有孕阅?，使結(jié)構(gòu)具有較大的變形能力，保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性；若設(shè)計(jì)與制造不當(dāng)，可能發(fā)生構(gòu)件的失穩(wěn)和材料的脆性破壞。２.鋼結(jié)構(gòu)的破壞形式（１）框架節(jié)點(diǎn)區(qū)的梁柱焊接連接破壞；（２）豎向支撐的整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)；（３）柱腳焊縫破壞及錨栓失效；（４）鋼柱脆斷；（５）支撐及其連接的破壞；（６）梁柱節(jié)點(diǎn)的破壞。2７.２高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)7.2.1高層鋼結(jié)構(gòu)的體系與布置１.高層鋼結(jié)構(gòu)的體系高層鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有框架體系、框架一支撐（剪力墻板）體系、筒體體系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）或巨型框架體系。（１）框架體系框架體系是沿房屋縱橫方向由多榀平面框架構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力主要決定于梁柱構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度與延性，故節(jié)點(diǎn)常采用剛性連接節(jié)點(diǎn)。(2）框架－支撐體系框架－支撐體系是在框架體系中沿結(jié)構(gòu)的縱、橫兩個(gè)方向均勻布置一定數(shù)量的支撐所形成的結(jié)構(gòu)體系。支撐體系的布置由建筑要求及結(jié)構(gòu)功能來確定。

3７.２高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)Ｂ.偏心支撐偏心支撐是指支撐斜桿的兩端，至少有一端與梁相交（不在柱節(jié)點(diǎn)處），另一端可在梁與柱交點(diǎn)處連接，或偏離另一根支撐斜桿一段長(zhǎng)度與梁連接，并在支撐斜桿桿端與柱子之間構(gòu)成一耗能梁段，或在兩根支撐與桿之間構(gòu)成一耗能梁段的支撐。偏心支撐類型（偏心支撐框架）（a）門架式1；（b）門架式2；（c）單斜桿式；（d）人字形式；（e）V字形式5７.２高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)(3）框架－剪力墻板體系框架－剪力墻板體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的剪力墻板。剪力墻板主要類型：①鋼板剪力墻板②內(nèi)藏鋼板支撐剪力墻墻板③帶豎縫鋼筋混凝土剪力墻板內(nèi)藏鋼板剪力墻板與框架的連接帶豎縫剪力墻板與框架的連接6７.２高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)(4）筒體體系筒體結(jié)構(gòu)體系可分為框架筒、桁架筒、筒中筒及束筒等體系。如右圖：(a）框架筒；(b）桁架筒；(c）筒中筒；(d）束筒7７.２高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)２.高層鋼結(jié)構(gòu)的布置原則(1）高層鋼結(jié)構(gòu)適用的最大高度房屋高度指室外地面到主要屋面板板頂?shù)母叨龋ú话ň植客怀鑫蓓敳糠郑?根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、烈度不同，則最大高度亦不同。鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度（m）結(jié)構(gòu)類型烈度６、7度8度9度框架1109050鋼框架－支撐（抗震墻板）220200140筒體（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒）和巨型框架3002601809７.２高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)(2）高層鋼結(jié)構(gòu)的高寬比限值結(jié)構(gòu)的高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和人在建筑中的舒適感等有重要影響，鋼結(jié)構(gòu)民用房屋適用的最大高寬比見下表。鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比(3）高層鋼結(jié)構(gòu)的布置要求高層鋼結(jié)構(gòu)的布置除應(yīng)符合建筑概念設(shè)計(jì)的有關(guān)要求外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：①支撐框架在兩個(gè)方向的布置均宜基本對(duì)稱，支撐框架之間樓蓋的長(zhǎng)寬比不宜大于3;抗震設(shè)防烈度6、7度8度9度最大高寬比6.565.510７.２高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)②鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)置地下室時(shí)，框架－支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)中豎向連續(xù)布置的支撐（抗震墻板）應(yīng)延伸至基礎(chǔ)，框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層；③8、9度時(shí)，宜采用偏心支撐、帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板、內(nèi)藏鋼板支撐或其他消能支撐；④超過12層的鋼結(jié)構(gòu)采用偏心支撐框架時(shí)，頂層可采用中心支撐；⑤超過12層的鋼框架－筒體結(jié)構(gòu)，在必要時(shí)可設(shè)置由筒體外伸臂或外伸臂和周邊析架組成的加強(qiáng)層；⑥樓蓋宜采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板或非組合樓板。11７.２高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)３.構(gòu)件的內(nèi)力組合與設(shè)計(jì)原則(l）內(nèi)力組合在抗震設(shè)計(jì)中，一般高層鋼結(jié)構(gòu)可不考慮風(fēng)荷載及豎向地震的作用，對(duì)于高度大于60m的高層鋼結(jié)構(gòu)須考慮風(fēng)荷載的作用，在9度區(qū)尚須考慮豎向地震作用。(2）設(shè)計(jì)原則框架梁、柱截面按彈性設(shè)計(jì)。同時(shí)，將框架設(shè)計(jì)成強(qiáng)柱弱梁體系。４.側(cè)移控制在小震下（彈性階段），過大的層間變形會(huì)造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，而在大震下（彈塑性階段），過大的變形會(huì)造成結(jié)構(gòu)的破壞或倒塌，因此，應(yīng)限制結(jié)構(gòu)的側(cè)移，使其不超過一定的數(shù)值。13７.３多層鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震設(shè)計(jì)7.3.1多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系與布置多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系多層鋼結(jié)構(gòu)房屋一般多采用框架體系和框架－支撐體系。２.廠房的布置廠房的布置應(yīng)符合下列要求：①多層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使廠房的體型規(guī)則、均勻、對(duì)稱，剛度中心與質(zhì)量中心盡量重合；廠房的豎向布置要避免質(zhì)量與剛度沿高度突變，使廠房結(jié)構(gòu)沿豎向變形協(xié)調(diào)且受力均勻。②平面形狀復(fù)雜、各部分構(gòu)架高度差異大或樓層荷載相差懸殊時(shí)，應(yīng)設(shè)防震縫或采取其他措施。③料斗等設(shè)備穿過樓層且支承在該樓層時(shí)，其運(yùn)行裝料后的設(shè)備總重心宜接近樓層的支點(diǎn)處。同一設(shè)備穿過兩個(gè)以上樓層時(shí)，應(yīng)選擇其中的一層作為支座；必要時(shí)可另選一層加設(shè)水平支承點(diǎn)。④設(shè)備自承重時(shí)，廠房樓層應(yīng)與設(shè)備分開。14７.３多層鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震設(shè)計(jì)7.3.2多層鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗震計(jì)算１.地震作用與作用效應(yīng)對(duì)多層鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震驗(yàn)算時(shí)，一般只需考慮水平地震作用，并在結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別驗(yàn)算，各方向的水平地震作用應(yīng)全部由該方向的抗震構(gòu)件承擔(dān)。水平地震作用可采用底部剪力法或振型分解應(yīng)譜法進(jìn)行計(jì)算。多層鋼結(jié)構(gòu)房屋荷載效應(yīng)組合按第3章的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。２.多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的內(nèi)力計(jì)算平面布置較規(guī)則的多層框架，其橫向框架的計(jì)算宜采用平面計(jì)算模型，當(dāng)