偏心支撑构造
高烈度区带偏心钢支撑钢筋砼框架结PUSHOVER分析
高烈度区带偏心钢支撑钢筋砼框架结PUSHOVER分析摘要:全钢框架结构中设置偏心支撑的偏心支撑框架结构体系是抗震设防高烈度区较合适的结构体系;但受结构设计师的设计习惯、业主的传统认识、防火防腐问题和造价偏高等因素的影响,全钢结构房屋应用受到一定程度的限制。
某高烈度区高层停车楼建筑,采用了偏心钢支撑框架(消能梁为钢梁)+钢筋砼框架结构体系;通过对其静力弹塑性推覆分析,揭示了这种混合体系较好的抗震性能,对于高烈度区的多层或高度偏低的高层建筑,具有很好的适用性。
关键词:偏心支撑框架Pushover分析高烈度一、工程概况某停车楼工程所处场地抗震设防烈度为8度(0.3g),设计地震分组为第一组,场地土类别为Ⅲ类,抗震设防类别为标准设防类。
地上8层,一层层高4.5米,以上各层层高3米,主屋面高度25.5米,采用带偏心钢支撑钢筋砼框架结构体系。
建筑平面和纵剖面示意见图1、图2。
二、结构体系偏心支撑框架结构是在中心支撑框架的基础上将支撑杆的一端水平偏心形成消能梁段,主动利用消能梁段塑性铰作为消能单元,在循环荷载作用下的非弹性性能仅被限制在消能梁段发生,从而吸收和耗散大量的能量,避免在支撑和相连接的柱上出铰,保护框架梁柱节点,提高结构延性性能和耐震性能,是抗震设防高烈度地区的一种较合适的结构体系。
这种结构体系综合了中心支撑框架的强度、刚度和抗弯框架的非弹性性能及能量耗散能力的优点,设计理论较成熟。
我国《建筑抗震设计规范》(GB 20011-2001)(以下简称《抗规》)对在全钢框架结构采用偏心支撑的做法已有所规定。
不同的是,该停车楼利用偏心钢支撑框架与普通钢筋砼框架相结合,形成带偏心钢支撑的钢筋砼框架结构体系;主要采用了三种偏心支撑框架(简称EBF)形式,见图3。
图中,(a)为D形EBF,适用于柱距较小的位置;(b)为八字形EBF,中部可开设门洞;(c)为V形EBF,门洞可开设在柱边。
支撑所在跨的框架柱采用钢骨砼柱,支撑采用矩形钢管截面,偏心钢支撑框架中的梁采用焊接组合H形钢梁,消能梁段长度e取0.15L(L为钢梁长度),按剪切屈服型消能梁段设计。
不同类型高层钢结构的优缺点
高层钢构造各种类型的优缺点分析前言随着我国在大中城市住宅建筑中制止使用黏土砖,且混凝土构造施工复杂周期长。
钢构造受到了工程界的青睐,已成为较有竞争力的民用建筑构造体系之一。
与传统的住宅建筑构造体系相比,钢构造不仅具有环保、节能、产业化等特征,而且还具有强度高、自重轻、节约能源、抗震性能好等优点。
国家建筑钢构造产业"十二五〞方案和2020年开展纲要(草案)提出,"十二五〞期间应以多高层钢构造房屋为突破点。
1. 纯框架构造体系纯框架构造是指沿房屋的纵、横两个方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件所组成的构造体系。
框架构造可以分为半刚接框架和全刚接框架两种,框架构造的梁柱宜采用刚性连接。
与其他的构造体系相比,框架构造体系可以使建筑的使用空间增大,适用于多类型使用功能的建筑。
其构造各局部的刚度比拟均匀,构件易于标准化和定型化,构造简单,易于施工,常用于不超过30层的高层建筑。
但该构造体系的弹性刚度较差且属于单一抗侧力体系,抗震能力较弱。
图1 纯钢框架构造三维模型图1.1组成及其特点典型的框架体系多层轻钢住宅由根底、H型或箱形框架梁柱、节点、轻质墙体、屋面板、楼层次梁、压型钢板楼盖等组成,常见柱距为5 m~8 m。
具有以下优势:〔1〕它是一种延性体系;〔2〕在建筑设计和平面布置上具有很大的灵活性;〔3〕各局部刚度比拟均匀,构造简单,易于施工;〔4〕自重周期较长,自重轻,对地震作用不敏感。
1.2 设计原则及注意问题1)强柱弱梁的设计原则。
这个设计原则是为了保证构造在最终破坏的时候具有较好的延性及耗能效果,保证构造的平安性,使塑性铰出现在梁端而不是发生在柱端。
2)框架节点域的验算。
节点域是钢构造框架体系的关键,其强度及刚度都要根据规要求进展保证。
主要是通过验算保证腹板厚度,防止在非线性剪切变形下发生局部失稳。
同时对柱设置加劲肋保证其翼缘不发生失稳。
3)稳定验算和二阶效应。
钢构造构件强度一般都可以满足,在设计中主要是保证其稳定性。
框架—偏心支撑结构的抗震分析
. 震下达到 “ 震不 坏 , 小 中震 可修 , 大震 不 倒 ” 的抗 震设 计 基 本 原 1 3 耗 能梁段 的计 算 耗 能梁段 的 e 长度直接影 响到结 构是 剪切 型屈服型还是弯 曲 则… , 是结构抗震者和设计者共 同追求 的理念 。
框架结构体系应用在钢结构 中是很 常见 的结 构形式 , 点很 型屈服 型。因此耗能梁段 长度 的计 算至关重要 。 优 耗 能梁段 的塑性 抗剪承载力 和 分别按 下式 计算 : 多, 诸如 : 灵活的建筑 平面 布置 、 简单 的结构 造型 、 良好 的延性 等 等。但是如果想要结构达到 “ 小震 不坏 , 中震 可修 , 震不 倒” 大 的 抗震 设计基本原则 , 须使 抗震结 构体 系设 置多重 抗震 防线 , 免 避
在 中 间跨 。
本算例 中偏 心支撑设 置为 K形偏心支撑 , 了使抗震性 能更 为
优越 , 将耗能梁段设计为剪 切屈 服型 。根 据 13节 中式 ( )~式 . 1
a 单斜杆 式 ) b K彤 ) c倒 v形 ) d 倒 Y形 )
() 3 计算 得 , 耗能梁段 的长度 e=1 m。 本算例所处 地 区 的抗震 设 防 烈度 为 8度 , 建筑 场 地类 别 为 Ⅱ类 , 设计地震分组为第 一组 , 计基本 地震 加速度 为 0 2 g 特 设 .0 , 征周期 : .5s钢结构 的阻尼 比 = .2 0 2 , 00 。
框 架一偏 心 支 撑 结 构 的 抗 震 分 析
王 海
摘 要: 运用有限元分析软件 S P0 0对一个 1 的框架结构进行建模 , A 20 0层 得到两种不同的方案模 型 , 并对这 两种方案分别
进行双向水平地震作用下的时程分析 , 通过对结构动力特性结果进行 分析 , 出偏心支撑抗震性能方面优 于中心支撑。 得 关键词 : 偏心支撑 , 抗震 , 时程分析 中图分类号 :U 7 . T 3 54 文献标 识码 : A
偏心支撑框架的设计计算方法
3 地震作用计算 按《建筑抗震设计规范》( GB 50011) 进行计算 , 采用底部剪力法〔4〕。
4 消能梁段的长度 消能梁段的选择应使其为剪切屈服型 ,即消能
梁段长度不宜太长但也不能太短 ,太长了将成为弯 曲屈服型 ,其屈服承载力较低 ;梁段越短 ,剪力对其 非弹性性能影响越大 ,可能导致过早的塑性破坏 。 其长度选择也受到建筑或其他方面的限制 。在没有 限制时 ,消能梁段的长度可取框架梁长度的 0110~ 0115 倍〔5〕。
h0 tw
≤90 [ 1
-
1165 N / ( A f ) ]
235 fy
当 N / ( A f ) > 0114 时 ,
h0 tw
≤33 [ 213
-
N/ ( Af) ]
235 fy
翼缘宽厚比限值为 8 。
11 支撑设计 根据《建筑抗震设计规范》( GB 50011 - 2001) ,
8 度时支撑的轴力设计值应不低于与消能梁段极限 承载力相对应的支撑轴力的 114 倍 。此外 ,人字支 撑钢结构设计规定应乘内力增大系数 115 ,二者合 并考虑 ,取内力增大系数 115 。
定性〔7〕:
N An
±γxMWxn x
≤f
N
φx A
+
βm x M x
γx W 1 x
1-
018
N
N
′ Ex
≤f
式中 γx 、γy ———与截面形式相应的截面塑性发展
6
系数 ,取 110 ;
N ———所计算构件段范围内的轴心压
力设计值 ;
N
′ Ex
———参数
5 截面初选 在求出各层地震作用力后 ,就可以开始初选杆
钢结构厂房中心支撑与偏心支撑的区别(精选)
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1。
中心支撑提供侧向刚度比较大,受力是以拉压为主,变形特征:构件拉伸与受压屈曲,对梁柱有附加轴力,构造连接比较简单。
2。
偏心支撑提供侧向刚度相对比较小,受力是以耗能梁段受剪力为主,同时支撑受拉压,变形特征:耗能梁段先受剪屈服,其次支撑屈曲,对梁柱产生附加轴力小,构造连接比较复杂,造价较高。
偏心支撑主要用来耗能,减小地震作用,由于高层建筑竖向构件比较大,刚度也大,偏心支撑提供侧向刚度相对比较小,位移易满足要求。
3。
小高层,刚度较小时,也可采用中心支撑,增加刚度。
4。
支撑的设计要求:采用铰接计算,刚性连接。
排架结构中的支撑一般计算与构造均采用铰接,主要是受力较小。
偏心支撑结构在现代钢结构应用的试验与理论研究
偏心支撑结构在现代钢结构应用的试验与理论研究偏心支撑结构在现代钢结构应用的试验与理论研究引言:随着现代建筑结构设计的发展,偏心支撑结构在钢结构中的应用逐渐增加。
其独特的结构特点使其在抗地震、抗风等方面具备更好的性能。
本文将从试验和理论两个方面探讨偏心支撑结构在现代钢结构应用中的研究进展。
一、偏心支撑结构的定义及特点偏心支撑结构是指在结构构件中,使支撑轴心不通过其他轴心的支撑形式。
其主要特点是支撑点偏离主轴线,从而能够提高结构的整体稳定性和承载能力。
此种形式的支撑在现代钢结构设计中具有重要意义。
二、偏心支撑结构的试验研究1. 抗震试验偏心支撑结构在剪力墙、钢框架结构等领域中广泛应用。
通过地震试验,研究者可以了解偏心支撑结构在不同条件下的受力性能。
试验结果表明,偏心支撑结构具有较好的抗震性能和韧性,能够有效减小地震对建筑物的影响。
2. 抗风试验建筑物在受到风力作用时,会产生较大的侧向力。
偏心支撑结构通过改变支撑点的位置,可以有效降低风力对建筑物的影响。
抗风试验结果显示,偏心支撑结构能够提高建筑物的稳定性和抗风能力,减小因风力引起的结构震动。
3. 承载力试验为了评估偏心支撑结构在承担荷载时的性能,研究者进行了大量的承载力试验。
试验结果表明,偏心支撑结构能够提高建筑物的荷载承载能力,使其具备更好的结构安全性。
三、偏心支撑结构的理论研究1. 结构材料力学性能研究偏心支撑结构的设计离不开对结构材料的力学性能研究。
研究者通过对材料的试验和仿真分析,了解材料在受力时的变形和破坏特点,为偏心支撑结构的设计提供理论依据。
2. 结构模型与分析方法研究偏心支撑结构的分析与设计需要建立合理的结构模型和计算方法。
研究者通过理论推导和数值仿真,建立了一系列适用于偏心支撑结构的模型与方法,并对其进行验证与优化。
3. 偏心支撑结构的优化设计通过理论研究和优化算法,研究者对偏心支撑结构进行了优化设计。
在满足建筑物功能的前提下,使结构的稳定性和承载能力达到最优。
偏心Y型支撑设计
钢支撑的设计偏心Y 支撑的设计一、结构方案该框架为5层,层高为4.2m 。
框架的平面布置简图:二、支撑的初步设计⑴.设防烈度由7度提高到8度时楼层的最大剪力之差计算: 在设防烈度为7度时的地震作用力和层间剪力:地震作用力Y方向的最大反应力=814.4kNY方向最大楼层剪力曲线Y方向最大剪力=2714.5kN地震作用力Y方向最大楼层反应力曲线在设防烈度为8度时的地震作用力和层间剪力:Y方向最大楼层反应力曲线Y方向最大反应力=1628.9kN地震作用力地震作用力Y方向最大剪力=5429.1kNY方向最大楼层剪力曲线底层的层间剪力最大,7度与8度的最底层的层间剪力相差:⊿Y=5429.1-2714.5=2714.6KN⑵偏心Y 支撑各截面设计①楼层偏心Y 支撑的布置形式:偏心Y支撑的平面布置形式偏心Y支撑的立面布置形式偏心Y支撑假定:由7度提高到8度时,底层楼层增大的层间剪力有偏心Y 支撑承担所以,底层一个偏心Y 支撑所承担的剪力⊿Y/3=904.8kN②耗能梁截面的设计耗能梁段截面高度初选为H=360mm翼缘厚度选为 t f =24㎜由于梁的截面宽度为360㎜,所以耗能梁的翼缘宽度最大不超过360㎜。
所以耗能梁的翼缘宽度初步选为300㎜。
假定偏心Y 支撑的屈服剪力等于⊿Y/3,偏心Y 支撑的屈服剪力00.58p w y V h t f =令:⊿Y/3=p V =00.58w y h t f耗能梁段截面腹板的厚度0904.8t 16.70.580.58312300p w yV m m h f ===⨯⨯,取t w =18㎜耗能梁段的长度应满足耗能梁段为剪切屈服型的要求,所以:mm t h W V M a wP PP123358.06.16.10=⨯=≤取耗能梁段长度a =900mm 。
所以耗能梁的截面初选为:3603001824⨯⨯⨯,长度为a=900㎜.③支撑截面初选为 3003001824⨯⨯⨯⑶带入偏心Y 支撑的原型结构验算 ① 原型结构在水平地震作用下的承载力验算:② 原型结构的层间位移角验算⑷偏心Y 支撑的验算(Ⅰ)耗能梁段板件宽厚比验算: 翼缘外伸部分宽厚比6/1=f t b ; 腹板宽厚比3.17/0=f t h ;翼缘和腹板均符合表4.4 中相关规范对板件宽厚比的要求。
偏心支撑钢框架性能介绍与设计要点
偏心支撑钢框架性能介绍与设计要点摘要:本文对偏心支撑钢框架的抗震性能进行了简单的介绍,比较了不同的偏心支撑的形式,并说明各种形式的优缺点。
然后对偏心支撑钢框架消能梁段的设计方法进行了介绍,并为实际设计中采用这种支撑形式的结构提出了设计建议。
关键词:偏心支撑钢框架;性能;设计Abstract: This paper take a simple introduction to the seismic performance of eccentrically braced steel frame, compare different eccentric support in the form, and explain the advantages and disadvantages of various forms. Beam segments of the energy dissipation of eccentrically braced steel frame design method were introduced and the proposed design for the actual design of the structure of this support in the form of recommendations.Keywords: eccentrically braced steel frame; performance; design1.偏心支撑钢框架性能简介偏心支撑钢框架是近二十年发展起来的、并在抗震设防八度及以上的地震区的钢结构建筑中得到较多的应用。
它是在构造上使支撑至少有一端偏离梁和柱的轴线交点而与梁相交,另一端可在梁柱交点处进行连接,或偏离另一根支撑斜杆一端长度与梁相连,这样就在支撑斜杆杆端与柱子之间或者两根支撑斜杆的杆端之间构成了消能梁段。
如图1所示,为常见的几种偏心支撑的类型和消能梁段的构成。
关于单斜杆偏心支撑框架的刚度
关于偏心支撑框架的刚度、延性相关性的讨论一、偏心支撑框架的简介为了同时满足抗震对结构刚度、强度和耗能的要求,结构应兼有中心支撑框架刚度与强度好和纯框架耗能大的优点。
基于这样的思想,提出了一种介于中心支撑框架和纯框架之间的抗震结构形式——偏心支撑框架。
偏心支撑框架的工作原理是:在中、小地震作用下,所有构件弹性工作,这时支撑提供主要的抗侧力刚度,其工作性能与中心支撑框架相似;在大地震作用下,保证支撑不发生受压屈曲,而让偏心梁段屈服消耗地震能,这时偏心支撑框架的工作性能与纯框架相似。
可见,偏心支撑框架的设计应注意两点:①支撑应足够强,以保证偏心梁段先于支撑屈曲而屈服;②在梁截面一定的条件下,偏心梁段的长度不能太大,应设计为剪切届服梁,以使偏心梁段的承载能力最大,进而使偏心支撑框架的抗侧力能力最大,且延性和耗能性好。
偏心支撑框架的典型形式见图1.1所示。
偏心支撑框架体系是指支撑斜杆至少有一端与梁连接,支撑轴线偏离梁柱的交点,在两端或跨中形成耗能段的结构体系。
偏心支撑结构体系具有中心支撑的特点,能够提供较高的强度和刚度,满足规范要求的层间位移及侧移,在罕遇地震作用下,一方面通过耗能段的非弹性变形将地震能耗散掉,另一方面是使耗能段的剪切屈曲先发生,从而保护支撑斜杆不屈曲或在耗能段发生屈曲后发生,偏心支撑框架结构体系要求结构在强度、刚度、延性和能量耗散四者之间保持均衡。
设计合理的偏心支撑结构体系,可使耗能段在正常使用阶段或小震情况下保持在弹性范围内,而在强震作用下,通过耗能段的非弹性变形耗能。
通过比较框架结构体系、中心支撑框架结构体系及偏心支撑框架结构体系在循环荷载作用下的滞回性能,可以更好地了解偏心支撑框架结构体系的延性和耗能能力。
二、偏心支撑框架结构与纯框架结构、中心支撑框架结构的比较钢框架结构体系由梁、柱通过刚性或半刚性节点组成,具有结构简单、平面布置灵活、不设柱间支撑、刚度均匀以及良好的延性和较强的耗能能力等优点,因而得到了广泛的应用。
8.5 钢框架-偏心支撑结构抗震构造措施
8.5 钢框架-偏心支撑结构抗震构造措施8.5.1偏心支撑框架消能梁段的钢材屈服强度不应大于345MPa。
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表8.5.1规定的限值。
注:表列数值适用于Q235 钢当材料为其他钢号时应乘以。
8.5.2偏心支撑框架的支撑杆件的长细比不应大于120支撑杆件的板件宽厚比不应超过国家标准《钢结构设计规范》GB50017规定的轴心受压构件在弹性设计时的宽厚比限值。
8.5.3消能梁段的构造应符合下列要求:1 当N>0.16Af时,消能梁段的长度应符合下列规定:当ρ(Aw/A)<0.3时,a<.6Mlp/Vl (8.5.3-1)当ρ(Aw/A)≧0.3时,式中a-消能梁段的长度;ρ-消能梁段轴向力设计值与剪力设计值之比。
2 消能梁段的腹板不得贴焊补强板,也不得开洞。
3 消能梁段与支撑连接处,应在其腹板两侧配置加劲肋,加劲肋的高度应为梁腹板高度,一侧的加劲肋宽度不应小于(bt/2-tw),厚度不应小于0.75tw和10mm的较大值。
4 消能梁段应按下列要求在其腹板上设置中间加劲肋:1)当a≤1.6Mlp/Vl时,加劲肋间距不大于(30tw-h/5);2)当2.6Mlp/Vl<a≤5Mlp/Vl时发,应在距消能梁段端部1.5bf处配置中间加劲肋且中间加劲肋,间距不应大于(52tw-h/5);3)当1.6Mlp/Vl<a≤2.6Mlp/V l时,中间加劲肋的间距宜在上述二者间线性插入;4)当a>5Mlp/Vl时,可不配置中间加劲肋;5)中间加劲肋应与消能梁段的腹板等高,当消能梁段截面高度不大于640mm 时可配置单侧加劲肋,消能梁段截面高度大于640mm时,应在两侧配置加劲肋,一侧加劲肋的宽度不应小于(bf/2-tw),厚度不应小于tw和10mm。
8.5.4消能梁段与柱的连接应符合下列要求:1 消能梁段与柱连接时,其长度不得大于1.6Mlp/Vl,且应满足第8.2.7条的规定。
偏心支撑框架的设计及应用
偏心支撑框架的设计及应用摘要:与中心支撑不同,偏心支撑框架利用支撑与梁间形成的耗能梁段来耗能,这样就可避免支撑过早的发生屈曲。
偏心支撑钢框架是最近数十年新兴的一种抗侧力体系。
这种体系有着良好的抗震性能。
本文着重阐述了偏心支撑与其他几种支撑的不同,主要的受力特点,并介绍了了耗能梁段的设计方法,其中包括消能梁段的长度确定和截面选择,消能梁段的腹板加劲肋和侧向支撑的设计。
另外结合其他结构的特点,对结构的耗能问题进行了探讨, 并给出了设计建议。
并对耗能梁段以外其它构件的设计进行了介绍。
关键词:中心支撑偏心支撑耗能梁段框架结构耗能抗侧力体系0 前言框架结构在工业与民用建筑中的应用非常广泛。
主要是因为它空间布置较灵活,结构延性较好,是比较优异的抗震结构体系。
不过框架的抗侧刚度主要是由梁柱决定的,属于单一抗侧力体系,而且梁柱的抗侧刚度不大,因此地震作用下的水平方向上的侧移较大,因而容易引起非结构构件的破坏。
许多地震结果发现纯框架节点也容易引发整体结构的破坏, 因此支撑框架被大量的应用。
加支撑的框架刚度增大,侧向位移大大减小。
而支撑框架靠支撑的轴向变形来抵抗大部分的地震力。
现在的支撑框架主要有中心支撑框架(CBF),偏心支撑框架(EBF)以及少量应用的防屈曲支撑框架(BRBF)。
其中,中心支撑是国内应用最为广泛的一种,而后两种结构因其涉及的复杂性而应用的较少。
1中心支撑框架中心支撑是指支撑与梁、柱交汇于一点,或两根斜撑与梁交汇于一点,或与柱交汇于一点,交汇时均无偏心距。
根据支撑布置方式的不同,主要有十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字形支撑或K字形支撑,以及V形支撑等类型(见图1)。
中心支撑具有较大的抗侧刚度,侧移较小,支撑承担了大部分的水平力。
但是在地震作用下,支撑很容易发生屈曲。
尤其是在地震的往复作用下,随之抗侧刚度的下降,层间侧移增大,结构容易发生整体失稳破坏。
为了防止支撑屈曲就需要加大支撑的截面。
由于中心支撑是在框架的梁柱节点处连接,因此不但没有改善框架节点的抗震性能,反而增加了节点构造上的复杂程度。
中心支撑与偏心支撑的工程意义
中心支撑与偏心支撑的工程意义中心支撑和偏心支撑是结构工程设计中的两种不同的支撑方式,它们在结构的稳定性和承载能力方面有着不同的影响和意义。
中心支撑是指支撑件垂直于结构的中心线或中心平面,对结构的承载能力起主要或重要作用的支撑方式。
中心支撑常常用于对称结构,例如对称梁、柱、墙体等。
它能够均匀分担结构的荷载,使结构受力更加均衡,增强结构的稳定性。
中心支撑的工程意义包括以下几点:1. 均衡荷载分布:中心支撑可以使结构的荷载均匀地传递到支撑件上,减小了结构中的应力集中现象,提高了结构的承载能力和稳定性。
2. 提高抗震性能:中心支撑可以有效地抵抗地震作用,减小结构的振动和变形,提高结构的抗震能力。
3. 降低变形:中心支撑可以减小结构的变形,确保结构在使用过程中满足限制变形要求,提高了结构的使用性能。
偏心支撑是指支撑件不在结构的中心线或中心平面上,对结构的承载能力起辅助作用的支撑方式。
偏心支撑常常用于非对称结构,例如悬挑梁、悬臂墙、斜拉索等。
它使得结构的承载能力更加灵活,能够根据结构的构造特点和设计要求进行合理的布置和调整。
偏心支撑的工程意义包括以下几点:1. 节省材料:偏心支撑可以根据结构的受力特点合理布置,减少结构中的不必要支撑件,降低了材料的使用量和成本。
2. 空间利用效率高:偏心支撑可以提高结构的空间利用效率,使得结构在有限的空间内可以实现更大的跨度和承载能力。
3. 利于美观设计:偏心支撑可以为结构增加一些特殊的形式和线条,提供更多的美观设计可能性,使得结构具有更好的建筑外观和观赏性。
综上所述,中心支撑和偏心支撑在工程设计中有不同的意义和应用,根据结构的特点和设计要求选择合适的支撑方式可以提高结构的稳定性、承载能力和经济效益。
偏心Y型支撑设计
钢支撑的设计偏心Y 支撑的设计一、结构方案该框架为5层,层高为4.2m 。
框架的平面布置简图:二、支撑的初步设计⑴.设防烈度由7度提高到8度时楼层的最大剪力之差计算: 在设防烈度为7度时的地震作用力和层间剪力:地震作用力Y方向的最大反应力=814.4kNY方向最大楼层剪力曲线Y方向最大剪力=2714.5kN地震作用力Y方向最大楼层反应力曲线在设防烈度为8度时的地震作用力和层间剪力:Y方向最大楼层反应力曲线Y方向最大反应力=1628.9kN地震作用力地震作用力Y方向最大剪力=5429.1kNY方向最大楼层剪力曲线底层的层间剪力最大,7度与8度的最底层的层间剪力相差:⊿Y=5429.1-2714.5=2714.6KN⑵偏心Y 支撑各截面设计①楼层偏心Y 支撑的布置形式:偏心Y支撑的平面布置形式偏心Y支撑的立面布置形式偏心Y支撑假定:由7度提高到8度时,底层楼层增大的层间剪力有偏心Y 支撑承担 所以,底层一个偏心Y 支撑所承担的剪力⊿Y/3=904.8kN②耗能梁截面的设计耗能梁段截面高度初选为H=360mm翼缘厚度选为 t f =24㎜由于梁的截面宽度为360㎜,所以耗能梁的翼缘宽度最大不超过360㎜。
所以耗能梁的翼缘宽度初步选为300㎜。
假定偏心Y 支撑的屈服剪力等于⊿Y/3,偏心Y 支撑的屈服剪力00.58p w y V h t f =令:⊿Y/3=p V =00.58w y h t f耗能梁段截面腹板的厚度0904.8t 16.70.580.58312300p w yV mm h f ===⨯⨯,取t w =18㎜耗能梁段的长度应满足耗能梁段为剪切屈服型的要求,所以:mm t h W V M a wP P P 123358.06.16.10=⨯=≤取耗能梁段长度a =900mm 。
所以耗能梁的截面初选为:3603001824⨯⨯⨯,长度为a=900㎜.③支撑截面初选为 3003001824⨯⨯⨯⑶带入偏心Y 支撑的原型结构验算① 原型结构在水平地震作用下的承载力验算:② 原型结构的层间位移角验算⑷偏心Y 支撑的验算(Ⅰ)耗能梁段板件宽厚比验算: 翼缘外伸部分宽厚比6/1=f t b ; 腹板宽厚比3.17/0=f t h ;翼缘和腹板均符合表4.4 中相关规范对板件宽厚比的要求。
探讨Y型偏心支撑钢框架力学性能
探讨Y型偏心支撑钢框架力学性能1 引言纯框架具有良好的延性,但在罕遇地震下变形过大,中心支撑框架虽然具有良好的刚度,但在罕遇地震下,支撑容易失稳破坏。
而偏心支撑框架具有纯框架和中心支撑框架二者的优点,在罕遇地震下具有良好的刚度和延性[1][2]。
2 模型设计本文建立三榀7层单跨钢结构框架模型,分别为Y型偏心支撑框架,中心支撑框架,纯框架,见图1。
图1 偏心支撑框架、中心支撑框架、纯框架模型模型的跨度为。
层高。
使用钢材,钢材的弹性摸量,切线摸量,抗拉强度设计值,抗剪强度设计值,泊松比,密度[3]。
梁间荷载为。
三个算例的梁、柱截面相同,中心支撑框架和偏心支撑框架的支撑截面相同。
偏心支撑框架耗能段符合剪切屈服型的长度限值:[1]。
地震波选用EL-centro波,根据《抗震规范》规定:八度设防烈度下,多遇地震加速度峰值为70gal,罕遇地震加速度峰值为341.7gal[4][5]。
3 多遇地震下抗震性能分析从图2中可以看到,偏心支撑框架和中心支撑框架位移曲线平滑,纯框架的层间位移在第四层及第五层有突变。
从图3中可以看到,偏心支撑框架的层间位移角的最大值为1/310,略小于《抗震规范》规定的1/300[4],而中心支撑框架和纯框架的层间位移角最大值分别为1/177和1/118,大于1/300。
从图4中可以看到,偏心支撑框架的层间剪力的最大值为,中心支撑框架层间剪力的最大值为,纯框架的层间剪力最大值为,约为中心支撑的层间剪力最大值的五分之一。
从图5中可以看到,偏心支撑框架支撑轴力明显小于中心支撑框架轴力,具体数据见表1,首層最大值分别为和,中心支撑框架支撑轴力是偏心支撑框架的2倍多,支撑极限轴力由钢结构轴心受压构件的整体稳定极限承载力计算公式计算得到。
偏心支撑框架支撑在多遇地震下的轴力的最大值只占其极限轴力的,而中心支撑框架为。
另外,从表1中耗能段的内力数据知道,耗能段的剪力都没有达到极限剪力,的最大值发生在第一层,值为0.932,因此,在多遇地震下所有耗能段均没有达到屈服。
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非组合板,作模板使用 组合板:验算内容;荷载;验算方法
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
承载力验算的力学模型
单向弯曲板 双向弯曲板 内容:正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力和斜截面抗剪承载力
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
4.1.1 多高层房屋结构的类别
支撑框筒体系
支撑框筒体系
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.1 多高层房屋结构的类别
非抗震设防的多层房屋房屋形式(≤12层)
多层房屋的抗侧力结构
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.1 多高层房屋结构的类别
抗震设防的多高层钢结构房屋形式
中心支撑体系(不超过12层)
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
布置方式
压型钢板组合楼盖
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
栓钉受剪承载力设计值
N
c v
0.43 Ast
Ec fc
0.7 Ast f
栓钉受剪承载力折减
梁负弯矩区 有压型钢板时
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
中心支撑体系
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.1 多高层房屋结构的类别
抗震设防的多高层钢结构房屋形式
偏心支撑体系
偏心支撑体系
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.2 结构布置提要
平面形式
几何尺寸示意
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.2 结构布置提要
平面尺寸
L、l、l'、B'的限值
平面的长宽比
凹凸部分的长宽比
L/B
L/Bmax
l/b
l /Bmax
5
4
1.5
1
大洞口宽度比
B /Bmax 0.5
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.2 结构布置提要
平面不规则结构
偏心率
x ey/rex , y ex/rey
rex KT / Kx , rey KT / Ky
压型钢板与混凝土的连接
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
组合楼板的设计
楼板分类:组合板和非组合板
承受的荷载:施工阶段荷载和使用阶段荷载
挠曲效应
施工阶段
验算内容
荷载
验算方法
x ― x轴
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
KT (Kx y2 ) (Ky x2 )
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.2 结构布置提要
结构竖向布置
高宽比
高宽比的限值
设防烈度
6、7
8
9
最大高宽比
6.5
6.0
5.5
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.2 结构布置提要
竖向不规则结构
立面收进
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.2 结构布置提要
=0.6b hs hp / hp2 且 1.0 (压型钢板肋与钢梁平行时)
0.85 b hs hp 且 η 1.0 (压型钢板肋与钢梁垂直时)
n0
hp2
承载力设计值应折减的栓钉布置
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
水平剪力的传递形式
正截面抗弯承载力验算
塑性中和轴在压型钢板顶面以上
M 0.8 fcm xbyp
(Ap f fcmhcb)塑性中和轴在压型钢板顶面以上
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
正截面抗弯承载力验算
塑性中和轴在压型钢板截面内
M 0.8 fcmhcbyp1 Ap2 fyp2
钢框筒混凝土核心筒
非抗震设防
110 260 360
220
220
抗震设防烈度
6、7 8
9
110 90 50 220 200 140 300 260 180
180 100 70
180 150 70
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.1 多高层房屋结构的类别
芯筒体系(悬挂结构)
芯筒体系
第4章 多层及高层房屋结构
特点:侧向荷载效应的影响突出--风荷载、地震作用 分类:按抵抗侧向荷载作用的功效分--框架结构、框剪
结构、筒体结构
结构类型
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.1 多高层房屋结构的类别
框架结构的特点 框剪结构的特点 筒体结构的特点
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.1 多高层房屋结构的类别
侧向位移模式
侧向位移模式
第4章 多层及高层房屋结构
4.1.1 多高层房屋结构的类别
适用高度(JGJ99-98 依据地震设防烈度划分)
钢结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度(m)
结构种类
钢结构
有混凝土剪力 墙的钢结构
结构体系
框架 框架支撑(剪力墙板)
各类筒体
钢框架混凝土剪力墙 钢框架混凝土核心筒
4.2.1 楼盖布置原则和方案
梁系布置的其他要求
间距 空间体系 长细比 抗倾覆要求
斜向主梁
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.1 楼盖布置原则和方案
腹板开洞要求
腹板开圆孔的构造要求
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.1 楼盖布置原则和方案
主次梁连接:平接连接
主次梁连接
第4章 多层及高层房屋结构
(Ap f fcmhcb)
塑性中和轴在压型钢板截面内
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
抗冲剪承载力验算
V10.6ftucrhc
剪力临界周界
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.2 压型钢板组合楼盖设计
斜截面抗剪承载力验算(一个波距) Vin0.7ftbh0
第4章 多层及高层房屋结构
基础
设地下室 埋深 地下室形式 过渡层
第4章 多层及高层房屋结构
4.2 楼盖的布置方案和设计
4.2.1 楼盖布置原则和方案
楼盖结构作用 方案选择要求
第4章 多层及高层房屋结构
4.2.1 楼盖布置原则和方案
楼盖结构组成
楼板 梁系
框架布置方案
第4章 多层及高层房屋结构
第4章 多层及高层房屋结构
主要内容:
多、高层房屋结构的组成 楼盖的布置方案和设计 柱和支撑的设计 多高层房屋结构的分析和设计计算
重点:
多高层房屋结构的类别和布置方案 楼盖、柱和支撑的布置和设计方法
第4章 多层及高层房屋结构
4.1 多、高层房屋结构的组成
4.1.1 多高层房屋结构的类别