建筑结构抗震总复习第八章-钢结构房屋抗震设计

（1）依据多道防线的概念设计，框架-支撑体系中，支撑 框架是第一道防线，在强烈地震下支撑先屈服，内力重分 布使框架部分承担的地震剪力必需增大，二者之和应该大 于弹性计算的总剪力。
（2）框架部分按刚度分配计算得到的地震层剪力应乘以调 整系数，达到不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分 计算最大层剪力1.8倍二者中的较小值。
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8.2 多高层钢结构民用建筑
8.2.1 多高层钢结构民用建筑的结构体系 8.2.2 结构体系抗震设计的布置要求 8.2.3 地震作用计算 8.2.4 杆件抗震验算 8.2.5 抗震设计对杆件的构造要求 8.2.6 节点和连接的抗震验算及构造要求
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8.2.1 多高层钢结构民用建筑的结构体系
1. 框架结构
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8.3.2 地震作用计算
计算单层钢结构厂房时，一般假定沿厂房横向（跨度 方向）和竖向的地震作用由横向框架承受，沿纵向（柱距 方向）的地震作用由纵向框架承受。 1、结构计算模型的选取 厂房抗震计算时，根据屋盖高差和吊车设置情况，可分别 采用单质点、双质点或多质点的结构计算模型。
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图8.25 单质点模型
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5、框架－偏心支撑结构中的消能梁段 消能梁段是偏心支撑框架中耗散能量的主要构件，为此需要考虑与 相连构件的承载能力相匹配、保证其在反复荷载下具有良好的滞回 性能的各项措施。
消能梁段的钢材不应采用高强度钢，而因采用有良好塑性流幅 的钢材。为此，消能梁段钢材的屈服强度不应超过345MPa。
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8.3 单层钢结构厂房
8.3.1 抗震设计对单层钢结构厂房体系的要求 8.3.2 地震作用计算 8.3.3 杆件验算和构造措施
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8.3.1 抗震设计对单层钢结构厂房体系的要求
单层钢结构厂房的结构体系一般可以分为横向结构（跨 度方向）与纵向结构（柱距方向）两个方向。
横向结构一般是柱－梁体系或柱－屋架体系；
纵向结构一般是柱－连系梁－支撑体系。
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钢结构抗震设计的重要任务:
第一阶段：要求在遭遇多遇地震时，结构包括其主要承重 杆件能保持在弹性范围内，或基本保持在弹性范围； 第二阶段：在遭遇设计预期的罕遇地震时，结构整体的受 力不超过其极限承载力，从而保持结构的稳定。 方法：从体系布置、杆件设计、节点构造等各方面予以全 盘考虑。
4
F F
Fu
图8.26 双质点模型
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不设吊车的单跨或多跨等高排架结构，一般可简化为单质 点的悬臂柱。不设吊车的单跨或多跨等高结构，也可简化为单 质点的悬臂柱，但在设定等效柱的抗侧刚度时，需要考虑柱顶 刚接梁对柱顶的约束作用。
厂房设吊车时，吊车梁位置有较大的重力荷载及地震水平 作用，一般可作为双质点模型考虑。高低跨厂房结构也可按类 似原则考虑。
框架结构为仅由梁、 柱形成的结构体系。地震 引起的水平作用全部由柱 子传递至基础。延性好， 但抗侧力刚度较差。
平面
其适宜高度为30层，
即110m左右。
剖面
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2. 框架－支撑（抗震墙）结构
支撑
支撑
支撑
平面
框架－支撑结构和框架－抗震墙板结构 主要依靠支撑、抗震墙板抵抗水平地震作用。 其中框架－支撑结构中的支撑可布置成中心 支撑和偏心支撑两种形式。
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第八章 钢结构房屋抗震设计
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8.1 概述
钢结构房屋: 指结构体系的主要承重构件为钢结构构件的 房屋，也称全钢结构房屋。 钢结构特性：强度高、延性好、重量轻、抗震性能好 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 部分钢结构房屋(本章不讨论)
钢结构房屋震害现象大体可以分为杆件破坏、节点破 坏、结构整体破坏、和非结构构件破坏等4种类型。
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(2)在框架－中心支撑（或抗震墙板）结构中，因为支撑 （抗震墙板）刚度大于柱子的侧向刚度，遭遇地震时首先 承受较大的水平剪力，支撑失稳后，才有较大的水平力转 移到钢柱上 。 ∴ 框架－中心支撑结构中，支撑是结构的第一道抗震防 线。 (3)在框架－偏心支撑结构中，偏心支撑是通过梁的消能段 来耗散地震能量的 。 ∴ 框架－偏心支撑结构中，可以认为梁的消能段结构成第 一道抗震防线 。
B
Fy A
O y
u
a) 钢梁的荷载－梁端位移
把钢梁对应极限承载力的侧向位移和弹性侧向位移限值
之比δu/δy称为钢梁的延性系数 。Fy为屈服承载力，Fu为极限 承载力，钢结构构件的延性系数一般可达2～5或者更大。
5
F i
Fn
Fi
F1
框架的水平荷载－顶点位移曲线
框架结构在单向水平分布荷载下，即使部分钢梁已经达到承 载能力上限，只要结构体系具有足够的冗余度，结构整体仍能继 续承载。框架结构的延性系数可以和杆件的延性系数一样采用类 似的方法来定义。
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谢谢，本章结束！
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《抗震规范》对多高层钢结构地震作用计算的规定 ： 1、钢结构阻尼比的选择 根据一般经验，钢结构计算用的阻尼比，多遇地震分析时， 不超过12层的钢结构采用0.035，超过12层时采用0.02； 罕遇地震分析时都采用0.05。 2、结构内力分析中二阶效应的计算 二阶效应：结构受力产生侧向变形，其重力荷载与侧向位 移的乘积便形成重力附加弯矩 ，即所谓2阶效应。
纯框架和中心支撑框架之间。
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a)
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3. 筒体结构 超高层钢结构民用建筑（楼层高度达到200m或以上）可
以采用筒结构、桁架筒结构和巨型框架结构等结构形式。
筒结构通过间隔3m左
右或更小的密排柱子以及
深梁形成类似实墙筒体的
结构，这种结构实际上是
框架“筒”。具有极大的
刚度和承载力，可避免稀
柱结构在水平力作用下轴
力向角柱集中的“剪力滞
平面
后”现象。
筒中筒是具有双重框
架筒的结构。
剖面
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桁架筒
巨型结构
成束筒则将若干“筒”组合在 一起，是筒体结构概念的延伸。
桁架筒则在外框设置大型交叉 支撑，可以传递竖向剪力，避免框 筒柱的剪力滞后，使得柱子间距密 度和梁的高度都可降低。
抗震墙板可采用中厚钢板，加劲薄钢板、 带竖缝钢筋混凝土墙、内藏钢支撑混凝土墙。
剖面
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支撑可布置成交叉形、人字形、V形、K形、单斜式等。 通过支撑提高框架的刚度，但支撑受压会屈曲，支撑屈曲将 导致原结构承载力降低。
中心支撑布置：斜杆与梁、柱的轴线交于一点的支撑布 置形式。如下图所示。
a)X 形
b)人字形
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抗震设计中的多道防线问题 ：对于罕遇地震下允许开展塑性和局部损 伤的结构，应考虑在大地震造成结构损伤之后，结构仍能维持系统的 整体稳定性、支承其上的重力荷载而不倒塌。 (1)下图所示的框架结构中，图a所示的梁破坏机制，结构耗散的能量 显然远远大于b所示的柱端塑性铰破坏机制 。
a)
b)
∴框架结构中，梁的抵抗机制就是结构的第一道抗震防线。
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5、楼盖体系的选择 多高层民用建筑抗震设计要求楼盖体系有良好的整体
性，为此，宜优先采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板、 非组合楼板，或现浇钢筋混凝土楼板 。
6、地下室的设置 超过12层的钢结构应设置地下室。
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8.2.3 地震作用计算
多高层钢结构民用建筑的抗震计算的计算方法： （1）不超过12层的多高层钢结构民用建筑规则结构多遇 地震作用的计算，一般都可以按照底部剪力法进行； （2）不能按照底部剪力法计算的结构，宜按振型分解反 应谱法计算。
c)V形
d)K形
e)单斜式1
图8.8 中心支撑的形式
f)单斜式2
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偏心支撑布置：支撑的轴线偏离梁柱轴线交点、或有一端离梁
柱轴线交点、或在人字形支撑的形式中，将原来交于一点的支
撑拉开一段距离，或从钢梁上往下悬出一垂直段，在其上连接
支撑。可通过偏心消能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
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当楼面任一层以上全部重力荷载与该楼层地震层间位移的乘积（即 该楼层的重力附加弯矩），大于该楼层地震剪力与楼层层高的乘积 （即该楼层的初始弯矩）的1/10时，应计入二阶效应的影响。
a)
b)水平力引
c)重力荷载引起的附加层
起的层弯矩
弯矩
重力附加弯矩示意图
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4、框架－支撑结构中框架承担的水平力
结构分析时，框架－支撑结构中的支撑斜杆可按端部 铰接杆件计算。《抗震规范》规定，杆件截面强度抗震验 算时的结构内力只考虑按多遇地震进行弹性分析的结果， 因此：