多层钢结构抗震设计.ppt

8.1 概 述
(a) X型支撑1
(b) X型支撑2
(c) 人字形支撑
图8.1 中心支撑类型
(d) V形支撑
8.1 概 述
(2) 偏心支撑。偏心支撑是指支撑斜杆的两端，至少有一端与梁 相交(不在柱节点处)，另一端可在梁与柱交点处连接，或偏离另一根 支撑斜杆一段长度与梁连接，并在支撑斜杆杆端与柱子之间构成一消 能梁段，或在两根支撑斜杆之间构成一消能梁段的支撑，如图8.2所 示。
第8章
多层钢结构抗震设计
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教学提示：多层钢结构的结构体系主要有框架体系、框架-支撑(抗 震墙板)体系等，它们的区别在于抗侧力结构的形式不同。同混凝土结构 相比，钢结构具有优越的强度和韧性，抗震能力较强。但也必须重视焊 接、连接、冷加工等工艺技术以及腐蚀环境对钢结构房屋抗震性能影响。 多层钢结构的抗震计算采用两阶段设计法，第一阶段设计时，其地震作 用效应采用弹性方法计算，根据不同情况，可采用底部剪力法、振型分 解反应谱法以及时程分析法；第二阶段的抗震验算应采用时程分析法对 结构进行弹塑性时程分析，其结构计算模型可以采用杆系模型、剪切型 层模型、剪弯型模型或剪弯协同工作模型。
3. 框架-抗震墙板体系 框架-抗震墙板体系是以钢框架为主体，并配置一定数量的抗震墙板。由于抗 震墙板可以根据需要布置在任何位置上，布置灵活。另外抗震墙板可以分开布置， 两片以上抗震墙并联体较宽，从而可减小抗侧力体系等效高宽比，提高结构的抗推 和抗倾覆能力。抗震墙板主要有以下三种类型。 (1) 钢抗震墙板。钢抗震墙板一般需采用厚钢板，其上下两边缘和左右两边缘 可分别与框架梁和框架柱连接，一般采用高强度螺栓连接。钢板抗震墙板承担沿框 架梁、柱周边的地震作用，不承担框架梁上的竖向荷载。非抗震设防及按6度抗震 设防的建筑，采用钢板抗震墙可不设置加劲肋。按7度及7度以上抗震设防的建筑， 宜采用带纵向和横向加劲肋的钢板抗震墙，且加劲肋宜两面设置。
8.1 概 述
(1)中心支撑。中心支撑是指斜杆与横梁及柱汇交于一点，或两根斜杆与横杆 汇交于一点，也可与柱子汇交于一点，但汇交时均无偏心距。根据斜杆的不同布 置形式，可形成X形支撑、单斜支撑、人字形支撑、K形支撑及V形支撑等类型，如 图8.1所示。中心支撑是常用的支撑类型之一，因具有较大的侧向刚度，对减小结 构的水平位移和改善结构的内力分布是有效的，但在往复的水平地震作用下，会 产生下列后果：①支撑斜杆重复压曲后，其抗压承载力急剧降低；②支撑的两侧 柱子产生压缩变形和拉伸变形时，由于支撑的端节点实际构造做法并非铰接，引 发支撑产生很大的内力和应力；③斜杆从受压的压曲状态变为受拉伸状态，将对 结构产生冲击作用力，使支撑及其节点和相邻的结构产生很大的附加应力；④同 一层支撑框架内的斜杆轮流压曲又不能恢复(拉直)，楼层的受剪承载力迅速降低。 因此对于地震区建筑，不得采用K形中心支撑，因K形支撑的斜杆因受压屈曲或受 拉屈服时，将使柱子发生屈曲甚至严重破坏。当采用单斜支撑且按受拉设计时， 应同时设置不同倾斜方向的两组单斜杆，且每层中不同方向单斜杆的面积在水平 方向的投影面积之差不得大于10%。
教学要求：本章要求学生了解多层钢结构的结构体系、钢结构房屋抗 震规定、抗震计算要点及构造措施。
● 8.1 概述
本章内容
● 8.2 多层钢结构抗震设计的一般规定
● 8.3 钢结构房屋的抗wenku.baidu.com计算
● 8.4 多层钢结构房屋的抗震构造要求
● 8.5 多层钢结构厂房抗震设计
● 8.6 习题
8.1 概 述
8.1.1 多层钢结构的体系与布置 多层钢结构的体系主要有框架体系、框架-支撑(抗震墙板)体系等。 1. 框架体系 框架体系是由沿纵横向方向的多榀框架构成及承担水平荷载的抗侧力结构，它也是
图8.2 偏心支撑类型
8.1 概 述
采用偏心支撑的主要目的是改变支撑斜杆与梁(消能梁段)的先后屈服顺序，即 在罕遇地震时，消能梁段在支撑失稳之前就进入弹塑性阶段以利用非弹性变形进行 消能，从而保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。因此，偏心支撑与中心支撑相比具有 较大的延性，它是适宜用于高烈度地区的一种新型支撑体系。
(3) 带竖缝混凝土抗震墙板。普通整块钢筋混凝土墙板由于初期刚度过 高，地震时首先斜向开裂，发生脆性破坏而退出工作，造成框架超载而破坏， 为此提出了一种带竖缝的抗震墙板。它在墙板中设有若干条竖缝，将墙分割成 一系列延性较好的壁柱。多遇地震时，墙板处于弹性阶段，侧向刚度大，墙板 如同由壁柱组成的框架板承担水平抗震。罕遇地震时，墙板处于弹塑性阶段而 在柱壁上产生裂缝，壁柱屈服后刚度降低，变形增大，起到耗能减震的作用。
8.1 概 述
(2) 内藏钢板支撑抗震墙板。内藏钢板支撑抗震墙是以钢板为基本支撑， 外包钢筋混凝土墙板的预制构件。内藏钢板支撑可做成中心支撑也可做成偏心 支撑，但在高烈度地区，宜采用偏心支撑。预制墙板仅在钢板支撑斜杆的上下 端节点处与钢框架梁相连，除该节点部位外与钢框架的梁或柱均不相连，留有 间隙，因此，内藏钢板支撑抗震墙仍是一种受力明确的钢支撑。由于钢支撑有 外包混凝土，故可不考虑平面内和平面外的屈曲。墙板对提高框架结构的承载 能力和刚度，以及在强震时吸收地震能量方面均有重要作用。
承担竖向荷载的结构。这类结构的抗侧力能力主要决定于梁柱构件和节点的强度与延性 ，故节点常采用刚性连接节点。
2. 框架-支撑体系 框架-支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方向均匀布置一定数量的支撑所 形成的结构体系。在框架-支撑体系中，框架是剪切型结构，底部层间位移大；支撑为弯 曲型结构，底部层间位移小，两者并联，可以明显减少建筑物下部的层间位移，因此在 相同的侧移限值标准的情况下，框架-支撑体系可以用于比框架体系更高的房屋。 支撑体系的布置由建筑要求及结构功能来确定，一般布置在端框架中、电梯井周围 处。支撑类型的选择与是否抗震有关，也与建筑的层高、柱距以及建筑使用要求，如人 行通道、门洞和空调管道设置等有关，因此需要根据不同的设计条件选择适宜的类型。 常用的支撑体系有中心支撑和偏心支撑。