钢结构抗震性能化设计201803
钢结构抗震性能设计
第四章抗震性能设计4.2b 综述适用于钢构件、钢节点、钢连接的几种滞回模型和损伤指数。
（重点阐述有关钢结构的内容)答：1、滞回模型（1）钢构件的滞回模型：a、轴心受力构件反复荷载作用下轴心受力钢构件滞回模型b、受弯构件反复荷载作用下受弯钢构件的滞回模型c、钢板反复荷载作用下受弯钢构件板的滞回模型（2）钢连接的几种滞回模型线性模型非线性模型（3）钢节点的滞回性能模型反复荷载作用下受弯钢节点的几种滞回模型2、损伤指数综述为了定量描述结构防止在地震中倒塌的安全度，提出了损伤指数的概念。
对结构在其寿命周期内所能承受的地震破坏总量的预测由损伤指数(Damage Index)控制，而损伤指数由刚度、强度和延性确定。
对于其中的延性而言，损伤指数分别从构件级别、楼层级别和整体结构级别代表了塑性铰的塑性转动能力。
（1）构件损伤指数可以由所需塑性转动能力和可提供的塑性主动能力之间的比值计算得出。
a dm I θθ/r（2）楼层损伤指数代表了楼层抵御地震破坏的能力：（3）整体损伤指数描述整个结构的损伤指数，包括地震作用下的结构整体性能。
4.3c综述屈曲约束支撑(无粘结支撑、防屈曲支撑)的特点、类型、设计要点以及国内外最新研究进展和工程应用现状。
答：1、特点在普通支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束支撑。
屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，因而，屈曲约束支撑的滞回性能优良。
.屈曲约束支撑与普通支撑滞回性能对比优点：（1）承载力与刚度分离普通支撑因需要考虑其自身的稳定性，使截面和支撑刚度过大，从而导致结构的刚度过大，这就间接地造成地震力过大，形成了不可避免的恶性循环。
选用防屈曲支撑，即可避免此类现象，在不增加结构刚度的情况下满足结构对于承载力的要求。
（2）承载力高抗震设计中，普通支撑和屈曲约束支撑的轴向承载力设计值为：（3）延性与滞回性能好屈曲约束支撑在弹性阶段工作时，就如同普通支撑可为结构提供很大的抗侧刚度，可用于抵抗小震以及风荷载的作用。
钢结构建筑的抗震性能优化设计
钢结构建筑的抗震性能优化设计随着现代化城市进程的加快，钢结构建筑已经成为新时期的代表之一。
因为不仅可以保证建筑的安全，同时也可以减少成本，增强弹性，今天我们想与您分享的主题是——钢结构建筑的抗震性能优化设计钢结构建筑的优势相对于传统的混凝土建筑，钢结构建筑所具有的优势可谓是非常明显的。
其一，在进行建筑设计时，钢结构建筑的结构更为简单，因为不需要进行多种工程的组合，这可大大的缩短了建造时间，降低了成本。
并且，钢结构建筑的重量要比混凝土建筑轻，更加的抗震。
其二，钢结构建筑的更换和维修都相对比较容易，因为在进行拆除和维修的时候所需要的人工量非常的小，而且还能够避免出现二次污染等问题。
不过，尽管钢结构建筑在很多方面都要优于传统的混凝土建筑，但是由于日常生活中不可预知的地震等自然灾害可能会对钢结构建筑造成较大的威胁，因此如何进行优化设计使得钢结构建筑具有更好的抗震性能为建筑师和工程师所需考虑的问题。
如何优化钢结构建筑的抗震性能对于抗震性能的提升，考虑从多个角度进行：1. 减少建筑物的塌落造成的损失在钢结构建筑里面，如果发生地震，那么当地震力的地面运动引起建筑物的振动时会出现损伤。
为了防止地震损伤，工程师们可以通过在基础上使用橡胶、钢丝绳等材料，或者在建筑中使用减震器减少震动幅度，而就算是发生了地震，建筑物也不至于发生塌方。
2. 确保建筑物的强度和混凝土建筑一样，研究建筑物的强度和抗震机理对于钢结构建筑的设计来说也是非常关键的。
工程师们需要结合建筑物的形状来进行合理的设计，从而使得建筑物更加抗震，并且合理的使用钢材和焊接技术，从而保证建筑物的强度。
3. 使用高品质的材料在进行抗震设计时，尤其需要注意使用的材料的质量和品质。
因为靠不同颜色和形状的材料组合在一起是非常难以设计一个符合要求的建筑物的。
4. 严格控制建筑物的形状及构造在钢结构建筑中，工程师们需要使用一些特殊的方法来优化其结构并对建筑物的形状进行控制。
钢结构房屋抗震设计规定
一、多层和高层钢结构房屋－８
6.6 强柱弱梁验算 强柱弱梁要求满足下列条件: 该式要求，交汇于节点的框架柱受弯承载力之和，应大于梁的受弯承载力之和，并乘以系数。 考虑我国情况,强柱弱梁公式中的强柱系数η取得太大将使柱钢材用量增加过多,对我国推广钢结构不利, 故对6、7度取1.0,对8度取1.05, 9度取1.15。
偏心支撑的设计原则是强柱、强支撑和弱消能梁段，在大震时消能梁段屈服形成塑性铰，支撑斜杆、柱和其余梁段仍保持弹性。消能梁段以本身的屈服耗能保证了结构其他部分的安全，起到了保险丝的作用。
偏心支撑框架的侧向刚度，主要取决于消能梁段的长度与梁长度之比。随着消能梁段变短，框架刚度变大，并接近于中心支撑框架的刚度。随着消能梁段的增长，框架柔性增加并接近于纯刚架的刚度。
中国建筑标准设计研究所
一、多层和高层钢结构房屋－7
6.5 双重体系中钢框架的剪力分担率 在多遇地震作用下的结构分析, 规定了双重抗侧力体系中框架承担的总地震力不小于结构底部剪力的25%, 是参考了美国UBC的规定。UBC的原规定是:”框架应设计成能独立承担至少25%的底部设计剪力”。该规定的目的是发挥框架部分的二道防线作用。但是在设计中在与抗侧力构件组合的情况下,符合该规定很困难。
目录（四）
CONTENTS
01
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02
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一般规定
计算要点
构造措施
三、单层钢结构厂房
1、前言 我国《钢结构设计规范》GBJ17不含抗震内容。因此，地震区的房屋钢结构设计，除应符合钢结构设计规范外，还应符合抗震规范的有关规定。 今后，凡是《高钢规程》中与抗震规范不一致之处，应按抗震规范的规定执行，且不应比其低。但抗震规范中未列入而《高钢规程》中已列入的，在该规程修订前仍可执行。
钢结构建筑在地震中的抗震性能研究与优化
钢结构建筑在地震中的抗震性能研究与优化引言随着城市化的进程和人口的不断增长，地震给城市带来的灾害性影响越来越受到人们的关注。
作为一种重要的建筑材料，钢结构由于其独特的优势在地震中展现出了极高的抗震性能。
本文将针对钢结构建筑在地震中的抗震性能进行深入研究，并探讨如何优化其抗震性能。
第一章钢结构材料的特点及其影响1.1 钢结构的优点与不足钢结构具有优异的抗拉强度和刚度，可以有效承受地震力的作用，但其在抗压和抗弯方面相对较弱，因此需要对结构进行合理的设计和优化。
1.2 钢材的力学特性钢材具有较高的屈服强度、抗拉强度和弹性模量，这些特性对钢结构的抗震性能起着重要影响。
第二章钢结构建筑的地震反应及其分析方法2.1 钢结构地震反应的分类钢结构在地震中可能产生的反应包括与建筑物的整体位移、变形、应力以及地震能量的分散等。
2.2 钢结构地震反应的评估方法常用的钢结构地震反应评估方法包括静力弹塑性分析、时程分析和模态分析等，这些方法可以有效评估钢结构在地震中的性能。
第三章钢结构建筑的抗震设计原则3.1 强度设计原则钢结构的强度设计原则是确保结构在地震中不超过其强度极限，从而保证其完整性和稳定性。
3.2 刚度设计原则钢结构的刚度设计原则是通过控制结构的变形，降低地震作用引起的结构响应。
3.3 能量耗散设计原则能量耗散设计原则是通过设计能够吸收和分散地震能量的结构元素和装置，降低地震对结构的破坏。
第四章钢结构抗震性能优化方法4.1 结构配置优化通过优化钢结构的布置和构造形式，可以提高结构的刚度和强度分布，增强其抗震性能。
4.2 材料选择和性能优化选用具有较高屈服强度和延展性的钢材，可以提高钢结构的抗震性能。
4.3 防震措施的改进与完善加强连接节点的设计，增加剪力墙、支撑等措施，可以提高钢结构在地震中的整体稳定性。
结论在地震中，钢结构建筑具备较高的抗震性能，适宜于抵御地震所带来的力量。
通过合理的设计原则和优化方法，可以进一步提高钢结构的抗震能力。
钢结构的抗震设计
钢结构的抗震设计§1.1 问题的引出在大震作用下如果结构要保持弹性工作状态则地震设计荷载太大，经济上无法承受。
因此目前国内外的结构抗震设计中都允许结构出现塑性变形，相应的结构抗震设计规范则采用对结构的弹性反应谱进行折减的方法来确定结构的底部剪力，但折减的思路却很不同。
例如欧洲规范（Eurocode 8）允许结构在地震作用下进入非线性状态[1]，即设计地震作用力通常小于相应的弹性反应值。
为了避免在设计过程中进行复杂的非线性分析，欧洲规范采用在弹性反应谱的基础上除以反映不同延性等级的性能系数q 得到弹塑性反应谱。
性能系数q 其值与结构的体系能量耗散能力有关。
其中q 为：0/1.5D R W q q k k k = (1.1)式中：0q 为性能系数基本值，对于钢筋混凝土框架结构体系及连肢剪力墙结构体系，0 5.0q =，对于非连肢剪力墙结构体系，0 4.0q =；D k 为反映结构延性等级的系数，对高、中、低三种延性等级，D k 分别取1.0、0.75、0.5。
R k 为反映结构规则性的系数，对于规则结构和不规则结构，R k 分别为1.0和0.8；W k 为含墙结构体系的主导破坏模式系数，对于框架和等效框架双重体系，取1.0。
可见在欧洲规范中，延性差的结构其基底剪力比延性好的结构的基底剪力大2倍。
日本建筑标准法规（BSL ）明确规定了两个水准的设计地震[1,2]，第一水准为中等强度地震（EQ1）和第二水准的强烈地震（EQ2）。
在中等强度地震作用下，要求结构几乎没有损坏；在第二水准地震作用下，结构的极限抗剪能力必须大于极限地震剪力：un s es i i V D F C W = （1.2）式中：i C 为楼层剪力系数；i W 为结构的总重量；s D 为结构影响系数（考虑结构延性对地震弹性反应谱进行折减的作用），对于延性良好的结构，0.30.4s D ≤≤；对于延性较差的结构，s D 取较大值，但最大值不超过0.55；es F 为结构布置系数以考虑结构刚度在平面和竖向分布的不规则影响。
试论建筑结构设计中抗震性能化设计要点
试论建筑结构设计中抗震性能化设计要点摘要：我国常规建筑的抗震设计是基于承载力和刚度的设计方法，以小震为设计为基础，通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证中震和大震的抗震性能来实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标。
但对于特别重要的建筑或者特别不规则的建筑这类复杂的结构会对结构设计提出更高的要求。
抗震性能化设计可以通过计算及构造等抗震性能化设计手段，提高建筑抗震性能，增强建筑结构的抗震能力。
基于性能的抗震设计方法已经被广泛认可，并逐渐成为抗震设计的一个重要发展趋势。
关键词：抗震性能化设计；建筑工程；结构设计1 抗震性能化设计概述1.1 抗震性能化设计基本概念基于性能的抗震设计理论以结构抗震性能分析为基础，根据设防目标的分类不同划分不同的性能目标及设防等级，根据建设者不同的要求，设计者采用经济合理的抗震性能设计方法。
是一种考虑对抗震设计的深化与细化的“多级抗震设防”的方式。
抗震性能化设计的主要目的是在地震作用下的建筑物破坏程度处于预期范围内，并且在经济成本、使用时间和修复费用达到平衡。
抗震性能化设计的中心工作是确定设防标准、性能水准以及抗震性能目标。
1.2 抗震性能化设计方法当前性能化设计最常用的方法是基于位移的抗震设计方法，重点任务是结构的位移满足抗震性能设计要求，中心工作是控制结构的层间位移。
当结构或者构件进入非线性弹塑性阶段时，结构或者构件的内力增加很小，但是其对应的变形增加很大，因此抗震阶段的主要指标是控制结构的位移。
抗震性能化设计根据抗震性能要求调整放大竖向构件的内力，通过提高结构的变形能力，来提高结构的抗震性能，并适当提高结构的抗震承载力，推迟结构进入弹塑性工作阶段以减少弹塑性变形以更有利于实现抗震性能目标。
2 抗震性能化设计主要内容2.1 结构方案分析结构或者构件设计的第一步是判断其是否需要采用抗震性能化设计方法，并且从建筑物规则性、场地条件、结构类型及高度、抗震设防标准等五方面进行分析判断，选取合理的性能目标。
浅谈钢结构抗震性能化设计
浅谈钢结构抗震性能化设计摘要：随着国家经济形势的变化，钢结构的应用急剧增加，结构形式日益丰富，钢结构的抗震性能设计也越来越得到重视，采用合理的设计方法，可有效降低建设成本，本文对钢结构抗震性能化设计做相关问题的简单论述。
关键字：钢结构；抗震性能化；性能等级引言建筑的抗震性能化设计，立足于承载力和变形能力的综合考虑，具有很强的针对性和灵活性。
针对具体工程的需要和可能，可以对整个结构，也可以对某些部位或关键构件，灵活运用各种措施达到预期的性能目标——着重提高抗震安全性或满足使用功能的专门要求。
按抗震规范做抗震性能化设计，意味着延性仅有一种选择，由于设计条件及要求的多样化，实际工程按照某类特定延性的要求实施，有时将导致设计不合理，甚至难以实现。
钢结构构件一般由薄壁板件构成，因此针对结构体系的多样性及其不同的设防要求，采用合理的抗震设计思路才能在保证抗震设防目标的前提下减少结构的用钢量。
虽然大部分多高层钢结构适合采用高延性-低承载力设计思路，但对于多层钢框架结构，在低烈度区，采用低延性-高承载力的抗震思路可能更为合理，单层工业厂房也更适合采用低延性-高承载力的抗震思路。
1.钢结构抗震性能化设计的基本步骤和方法（1）小震弹性验算建筑结构应先进行小震的弹性验算，承载力及侧移满足《建筑抗震设计规范》要求，侧移满足层间位移角≤1/250，但并不是要求结构所有构件满足小震承载力设计要求，比如偏心支撑的耗能梁段在多遇地震作用下即可进入塑性状态，另外，进行小震计算时，仅塑性耗能区屈服的结构可考虑刚度折减，塑性耗能区可不满足弹性要求，构件进入塑性。
（2）设定塑性耗能区的承载力性能目标塑性耗能区的承载性能等级, 初步选择可按下表选用根据建筑所在地的抗震设防类别、设防烈度、场地条件、建筑高度、结构类型、投资大小、震后损失和维修难易程度等，经综合分析、比较后选定抗震性能目标。
可以看出，除8度（0.2g）高度为50~100m的建筑性能等级确定为性能7外，其他性能等级均为一个范围，设计时可根据根据国家制定的安全度标准、投资成本，权衡承载力和延性，采用合理的承载性能等级，利用有限的财力，使地震造成的损失控制在合理的范围内。
钢结构抗震性能化设计201803
2 框架柱
强柱弱梁
WEc f yc Np Ac y WEb f yb
Vpc VGc WEc,A f y WEc,B f y hn
强剪弱弯
《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算 中冶京诚 • 构件抗震承载力补充计算 支撑部分 支撑系统框架梁
《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算 中冶京诚 • 节点连接计算 1 梁柱刚接节点 2 支撑连接和拼接 3 塑性耗能区梁连接
《钢规》抗震措施与承载力相关即高延性低承载力、低延性高承载力 第3.3.3 条
中冶京诚
加强抗震措施：可以理解为提高承载力或增加延性
• 当结构有抗震等级要求如何协调 建议延性等级等同抗震等级处理 • 关于性能等级的合理选取，需要工程经验积累 • 同一建筑物不同层可采用不同性能系数
• 当延性等级为Ⅴ级时，《钢规》承载力计算要求为最低
中冶京诚
基本符合《建抗 规》1-5章的规定 （除材料和承载 力） 多遇地震作用下
建筑物
设防地震作用下验证 高承载力低延性 低承载力高延性
地下结构 的验算
承载力符合《抗规》规定
（对于丙类结构，延性等级不 低于Ⅱ级的塑性耗能区除外）
层间位移角≤1/250
非结构构件的 问题
按《钢规》抗震设计思路 进行设防地震作用验算的设计流程
结构构件截面抗震验算
抗规 钢规
中冶京诚
S G SGE Eh SEhk Ev SEvk w w Swk
S R RE
SE2 SGE i SEhk2 0.4SEvk2
SE2 Rk
当SEvk2 0
0.8 =0.8 1.3 ， 0.35 SEhk2 1.2S ， GE 当 RE ， =1.2 =1.3 G Eh
浅析钢结构的性能特点及抗震设计
浅析钢结构的性能特点及抗震设计摘要：文章简述了钢结构建筑的结构体系及性能特点，并分析了钢结构的抗震设计方法及要求，以供参考。
关键词：钢结构；性能特点；抗震设计钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构，钢结构住宅依其自重轻，基础造价低，适用于软弱地基，安装容易，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好等综合优势而受到各方的重视。
但是，如果钢结构房屋在结构设计、材料选用、施工制作和维护上出现问题，则其优良的钢材特性将得不到充分的发挥，在地震作用下同样会造成结构的局部破坏或整体倒塌。
一、钢结构建筑的结构体系及性能特点（一）钢框架结构体系纯钢框架结构体系是钢结构住宅的基本体系，受力明确，使用灵活，制作安装简单，施工速度较快，但为抵抗侧向力所需梁柱截面较大，一般可用于6层以下的多层建筑，且一般情况下，梁柱节点应采用刚接。
（二）钢框架—支撑结构体系当钢框架体系层数较多时，由于侧向作用力的增大，使得梁柱等构件尺寸也相对较大，失去其经济合理性。
这时宜增设支撑，形成钢框架—支撑结构体系。
支撑体系包括十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字形或V形支撑。
（三）钢框架—预制钢筋混凝土墙结构体系该结构体系，一般预制钢筋混凝土墙体中均埋有钢板支撑，它只有在支撑点处与钢框架相连，而且钢筋混凝土墙板与框架梁留有空隙，从受力上来说，它仍是一种支撑。
这种体系受力性能良好，支撑构件相对较经济，且能与隔墙布置相结合。
但现场安装比较困难，制作比较复杂。
(四)钢框架—钢筋混凝土剪力墙结构体系在钢框架结构中设置部分现浇钢筋混凝土剪力墙，即为钢框架——钢筋混凝土剪力墙结构体系。
钢框架——钢筋混凝土剪力墙结构中，由于钢筋混凝土剪力墙刚度大，剪力墙是抗侧力的主体，整个结构的侧向刚度大大提高，钢框架则承担竖向荷载，同时也承担少部分水平力。
这种结构形式都可用来建造较高的高层住宅，在我国已有很多工程采用。
(五)钢框架—钢筋混凝土核心筒结构体系钢框架——钢筋混凝土核心筒结构体系的平面布置一般为电梯或卫生间做成四周封闭的钢筋混凝土简体，形成主要的抗侧力结构，而外周的框架则采用钢框架。
【干货】钢结构抗震性能化设计
验算支撑性能系数 当长细比大于130时， 可按只受拉构件计算
（按层进行）
根据延性等级确定
支撑板件宽厚比和长 细比
强柱弱支撑
与《 抗 规》 比 较 ：《 钢 规》 更 适 合 精 细 化 设 计 （21）
• 均需符合《抗规》1-5章的规定（材料选用和承载力验 算稍有区别）
抗 震设计基 本概念 ——典型恢复力特性模型
滑移型
完全弹塑性型 应变硬化型
支撑的屈强比与结构的塑性变形能力（2-1）
• 假设 构件极限抗拉强度
fu=375kN/mm2 构件实际
构件屈强比为0.85 •则
构件净截面断裂承载力
An*fu=（614.3-17*5）*375=198.45kN
构件屈服承载力
• 高次卓越振型的建筑
物
• 偏心产生扭转的建筑 物
• 竖向震动的大跨度建 筑物
• 塑性率极大且仅在某 一特定方向产生残余 变形的建筑物
《钢结构设计规范》抗震性能化设计
• 性能化设计体现在以下几个方面： ✓根据结构特性及使用功能选定塑性耗能区性能 等级 ✓根据结构塑性耗能区弹性承载力的差别，采用 不同的延性等级 ✓进行延性开展机构的控制，确保地震来袭时结 构按照预想的延性机构开展弹塑性变形
性能等 级
性能 系数 最小值
性能 1
1.10
性能 2
0.9
性能 3
性能 4
性能 5
性能 6
0.70
0.55
0.45
0.35
性能 7
0.28
结 构 构 件 最 低 延 性 等级
设防类别
适度 设防 类 （丁类）
标准 设防 类 （丙类）
钢结构的抗震性能研究与设计要点
钢结构的抗震性能研究与设计要点随着现代建筑技术的发展，钢结构逐渐成为建筑工程中常用的结构形式之一。
其高强度、轻质化以及较好的抗震性能使得钢结构在地震多发地区的建筑中得到广泛应用。
本文将探讨钢结构的抗震性能研究与设计要点，旨在为相关工程项目提供参考。
一、抗震性能研究要点1. 材料性能研究钢材是钢结构的关键材料，其抗震性能直接影响到整个结构的安全性。
因此，对钢材的抗震性能进行充分的研究十分重要。
包括材料的强度、韧性、抗疲劳能力等指标研究。
2. 结构整体性能研究钢结构的抗震性能需要从整体结构的角度进行研究。
通过对结构的各个组成部分进行全面评估，识别出可能发生破坏的部位，建立结构的整体性能分析模型，以确定设计要点。
3. 动力性能研究地震作用是引起结构振动破坏的主要因素，因此对结构的动力性能研究至关重要。
通过建立动力特性分析模型，包括固有周期、周期与振型等参数的研究，以评估结构在地震作用下的响应。
二、抗震性能设计要点1. 设定设计参数在进行钢结构的抗震性能设计时，首先应该根据地震烈度、场地类别以及结构类别等因素，合理设定抗震设计参数。
这些参数包括设计基准地震动参数、体现结构性能的指标以及设计工作的要求等。
2. 选择适宜的结构形式钢结构具有多种形式，如框架结构、剪力墙结构、桁架结构等。
在抗震性能设计中，应选择适宜的结构形式，考虑到结构自重、抗震质量等因素，以提高整体结构的抗震能力。
3. 优化设计优化设计是提高钢结构抗震性能的关键。
通过合理的布置结构构件，考虑到结构的合理性和经济性，使得结构在地震作用下能够产生良好的抗震响应，减小结构的震动位移。
4. 强度设计钢结构在抗震设计中需要满足一定的强度要求。
通过确定合理的构件强度以及连接节点的强度等参数，确保结构在地震作用下不会超过其承载能力，保障结构的整体稳定性。
5. 韧性设计韧性设计是钢结构抗震性能设计的重要内容。
通过增加结构的韧性，使其能够在地震作用中发生塑性变形而不会破坏，保证结构在地震后的残余承载能力。
浅析钢结构抗震性能化设计
浅析钢结构抗震性能化设计发布时间：2022-04-08T02:26:01.157Z 来源：《建筑实践》2021年33期作者：郭永生[导读] 钢结构抗震性能化设计,综合考虑承截力和变形能力的协调郭永生身份证号：23028119810903****【摘要】：钢结构抗震性能化设计,综合考虑承截力和变形能力的协调,可对某些重要部位的钢结构构件或关键节点进行抗震性能化设计，并采取必要的构造措施从而达到预期的抗震性能目标，提高抗震安全性，满足建筑使用功能的要求。
对钢结构抗震性能化设计基本概念，基本思路，基本步骤及计算要点进行了论述，可为类似工程提供设计参考。
【关键词】：钢结构性能化设计塑性耗能区承载能力等级延性等级截面板件宽厚比一、抗震性能化设计的基本概念抗震性能设计的钢结构，其抗震设计准则为：验算本地区抗震设防烈度的多遇地震作用的构件承载力和结构弹性变形，实现小震不坏、根据其延性验算设防地震作用下的承载力实现中震可修、验算罕遇地震作用的弹塑性变形保证大震不倒。
新钢标对构件和节点根据预先设定的延性等级确定对应的地震作用设计方法，称为“抗震性能化设计方法”。
对于很多结构，地震作用并不是结构设计的主要控制因素，其构件实际具有的受震承载力很高，因此，抗震构造可适当的降低，从而降低能耗，节省造价。
钢结构抗震性能化设计,综合考虑承截力和变形能力的协调,具有很强的灵活性，针对钢结构特点及工程需要，可对某些重要部位的钢结构构件或关键节点进行抗震性能化设计，并采取必要的构造措施从而达到预期的抗震性能目标，提高抗震安全性满足建筑使用功能的要求。
由于抗震设计中重要部位结构构件及关键节点的抗震性能直接影响建筑物的抗震能力，钢结构抗震性能化设计成为结构工程师们解决此类工程及各种复杂结构问题的一种有效的手段。
二、抗震性能化设计的基本思路结构真正的设防目标为设防地震，但由于结构具有一定的延性，设计过程中并未直接采用中震的弹性设计，而是采用在满足一定强度要求的前提下，让结构在设防地震强度最强的时段到来之前，结构部分构件先行屈服，消减刚度，增大结构的周期，使结构的周期与地震波强度最大的时段的特征周期避开，从而使结构对地震具有一定程度的免疫功能。
钢结构抗震性能设计
浅析钢结构抗震性能的设计摘要：钢结构在建筑行业得到了迅速发展，随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，钢结构的抗震性能也不断的受到设计、施工等各方面的检验，文章通过对钢结构的特点、抗震性能等方面进行阐述，总结了目前建筑行业钢结构抗震设计的方法。
关键词：钢结构；建筑抗震；设计引言随着国民经济的快速发展以及人民生活水平的日益提高，钢结构已经广泛的应用在建筑行业，包括工业厂房、大跨度公共建筑、民用住宅等。
钢结构在我国已经得到初步的发展，因其材料和结构形式的特点，钢结构具有建筑功能分区的可变性强、房屋自重轻、抗震性能优越、生产自动化施工装配化程度高和造价低综合经济效益好等优点。
但推广和应用钢结构还需解决一系列的问题，实际设计和施工还存在不少争议和问题。
这些都急需解决，以利于钢结构在我国健康快速持续发展。
一、钢结构的种类和特点1、钢结构的种类钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。
钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。
钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构5大子类。
钢结构在各项工程建设中的应用极为广泛，如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机构等。
2、钢结构的特点2.1、钢结构自重较轻2.2、钢结构工作的可靠性较高2.3、钢材的抗振（震）性、抗冲击性好2.4、钢结构制造的工业化程度较高2.5、钢结构可以准确快速地装配2.6、容易做成密封结构2.7、钢结构易腐蚀2.8、钢结构耐火性差二、钢结构的抗震性能不同的结构形式，抗震性能明显不同。
混凝土结构的房屋受压较好，但不抗拉力，两种力的差距达10倍。
当地震来临时，房屋在地震波循环荷载情况下，极易发生整体垮塌。
钢结构房屋抗震设计..27页PPT
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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钢结构房屋抗震设计..
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
抗震性能设计
3.2.9 性能目标5 ■ 对应于图2-1中OEE′。 ■ 结构应进行非线性分析。 ■ 结构的薄弱部位或重要部位构件在大震下允许达到屈 服阶段，满足现行规范在大震下的弹塑性变形要求。 ■ 竖向构件不发生剪切等脆性破坏。 ■ 各构件的细部抗震构造应满足特种延性的要求（相当 于混凝土结构中特一级抗震等级的构造要求）。
大同博物馆
大 同 博 物 馆
通 过 山 西 省 抗 震 超 限 审 查
连接弱
端部大悬挑 二 层 及 夹 层 平 面
端部大悬挑
剪力墙间 距较大处 补充单跨 框架计算
沿曲线平面均匀布置剪力墙
屋 顶 平 面
不规则（不均匀、不对称）的现象： 曲线平面，相互之间连接弱，端部有大悬挑。 抗震概念设计工作： 采用框架-剪力墙结构，沿曲线平面基本均匀布置剪力墙 ，补充单跨框架计算，适当提高框架的抗震等级。 关键部位和楼层薄弱不为采取适当加强措施。 抗震性能目标： 剪力墙抗剪满足中震弹性要求，抗弯满足中震不屈服要 求；大悬挑梁满足中震弹性要求并考虑竖向地震作用。
2.2 建筑的平面和立面的复杂程度增加，按常规设计方法 进行的抗震设计往往不能完全满足抗震设计要求。
3. 抗震性能化设计与抗震概念设计的关系 3.1 抗震性能化设计是解决复杂工程抗震设计问题的有效 方法，也是抗震概念设计的集中体现。
3.2 抗震性能化设计贯穿于结构抗震设计的始终，其并
不神秘。我们结构设计中的许多工作其实就是抗震性能设计 的具体内容，此处举例说明如下：
3.2.8 对特别重要的结构，当采用双重抗侧力结构时， 如钢框架-钢筋混凝土核心筒结构中，对底部加强部位的抗震 墙提出截面剪压比限值要求，按大震剪力不超过0.15fcbwhw0
3. 如何做好抗震性能化设计工作 3.1 抗震性能化设计的路径如下： 确定各地震水准下结构可接受侧破坏程度 设定结构的抗震性能目标 确定各个地震水准下构件的承载力、变形和细部构造的 具体指标 3.2 如何确定结构的抗震性能目标 3.2.1 抗震性能目标应根据抗震设防类别、设防烈度、 场地条件、结构类型和不规则性，建筑使用功能和附属设施 功能的要求、投资大小、震后损坏和修复难易程度等，经技 术及经济可行性综合分析和论证后确定。
钢结构的抗震设计与施工
钢结构的抗震设计与施工引言在现代建筑领域中，钢结构已经成为一种常见的结构形式。
相比传统的混凝土结构，钢结构具有轻巧、高强度、灵活性大等优点。
然而，在地震频发的地区，钢结构的抗震性能就显得尤为重要。
本文将探讨钢结构的抗震设计与施工。
钢结构的抗震设计要点受力机制钢结构在地震作用下的受力机制是设计抗震的关键。
钢结构的抗震性能主要由整体的刚度、强度和稳定性决定。
为了提高钢结构的强度和刚度，设计师需要采取以下措施：•选择合适的钢材料，例如高强度钢材；•采用适当的连接方式，如焊接、螺栓连接等；•配置合理的抗震支撑系统，如剪力墙、支撑框架等。
设计地震力钢结构的抗震设计必须考虑设计地震力。
设计地震力是根据建筑所在地区的地震烈度和建筑物的重要性等级确定的。
在设计地震力的计算中，需要考虑以下因素：•地震活动性及其频谱特征；•建筑物的重要性等级；•地基条件；•结构的动力特性。
抗震设防目标抗震设防目标是地震设计的基本要求之一。
钢结构的抗震设防目标根据建筑的重要性等级和设计地震力确定。
常见的抗震设防目标包括：•不倒塌、无破坏损失；•不发生大修和换代维修，仅因超载、自然衰老等引起的维修；•发生局部损坏，但不倒塌。
设计措施为了提高钢结构的抗震性能，设计师需要采取一系列的设计措施，例如：•增加结构的刚度和强度；•提高连接的可靠性和刚度；•增加防震减震措施，如减震支承、摩擦阻尼器等；•增加抗倒系统的稳定性。
钢结构的抗震施工要点材料选择与质量控制在钢结构的抗震施工中，材料的选择和质量控制是非常重要的。
钢材料必须符合国家标准和规范的要求，并且要经过严格的检测和验证。
施工过程中还需要注意以下事项：•检查材料的质量证明文件；•检查钢材的外观质量；•进行钢材的验收和记录。
施工工艺与技术要求钢结构的抗震施工需要严格的工艺和技术要求。
一些常见的施工要点包括：•合理的施工顺序和方法；•良好的焊接质量；•空间定位的精确性；•施工节点的处理等。
质量检验与验收钢结构的抗震施工需要进行质量检验和验收。
抗震性能化设计简介抗震性能化设计简介
的费用最少”，即追求建筑物在服役期内的“最佳经济效益一成本比”。这里的“费用”是指 增加抗震能力的投资和因地震破坏造成的损失，包括人员伤亡、运营中断、重复修建等;“一 定的条件”是指结构的性态目标。
1
一、抗震性能化设计的概述
1）何谓抗震性能化设计 什么叫抗震性能化设计？到现在为止还没有一个统一的定义。有的论文中把以结构物的
变形需求为设计控制依据的设计称为抗震性能化设计；有的先确定经济损失和结构损伤水平 作为设计性能目标，再进行设计、验证是否达到目标，这样的设计称为抗震性能化设计；有 的认为抗震性能化设计就是多目标的抗震设计 如此等等。这样的定义不能是说是严格完整 的定义，因为他们仅仅论述了抗震性能化设计的一部分工作。其实，性能化的抗震设计并不 是一个全新的概念，它也是一步步的明确和完善起来的。美国加州结构工程师学会(SEAOC)、 美国应用技术局（ATC)和美国联邦紧急救援署(FEMA)等组织，最早提出的基于性能(性态) 的结构抗震设计的概念是：根据建筑物的重要性、用途或是业主的要求来确定其性目标，提 出不同的抗震设防水准并进行结构设计，最后对设计出的结构作出性能评估，看是否能满足 性能目标的要求，其目的是使设计的建筑结构在未来地震中具备预期的功能。现在大家比较 认同的说法是：“性能化的抗震设计是指，结构的设计标准由一系列可以取得的结构性能目 标来表示。主要针对混凝土结构并且采用基于能力的设计原理”。 它的具体做法是根据不 同强度地震作用，得出不同的性能目标。在分析和设计中对结构采用静力弹性，并结合静力 弹塑性分析或者动力弹塑性时程分析来得到一系列的性能水平，以验证是否达到设计的各个 性能目标。
钢结构抗震设计
截面的弯曲应力。当地震作用不断加大时，就很容易
发生当梁端截面还未进入塑性之前,处于梁端薄弱的连
接焊缝，就会因弯曲应力过高而发生 “ 脆性破坏 ”。
现再利用下图来加以说明。
.
32
.
.
33
2 第二种设计方法 （即按构件的承载力来设计的方法）
从前面的论述和结合上图足以说明：在多遇地
震阶段，按设计表达式 SR对R构E件和节点连
.
25
为0 .7 0.8M 3～5 x 0( .W 73x f时) f
.
26
3）当梁的应力强度比小于 0 .8 0 3 .8 0 5 .7 时，在梁端还可以采用栓焊连接的作法（即 梁腹板与柱之间采用只传递剪力的螺栓连接， 梁翼缘与柱之间采用只传递弯矩的全熔透坡 口对接焊）同样也能使栓焊连接的承载力大 于组合内力设计值 1.2 倍的要求。 如下图所 示：
中, 当抗震框架梁的地震组合内力设计值 S(M正) 好等
于 R RE (Mm 时b a的x0结.7果5)。即
。 SRRE
也就是抗震框架梁的应力 R1 正好为 0 .7M 5(W xf) 1
时的结果。从而这就必须要采用 “加强型” 节点作法，
才能实现这一计算要求。
关于这一设计理念，我在 2001年编制的国家标准图 01SG519 中就已进行了阐述（见下页）
焊缝的抗弯能力）。
.
19
2) 如果在梁端不采用加强的作法，而是在工厂采用全焊缝
连接的常规作法。由于焊缝的抗弯承载力最多只能作到与梁
截面的抗弯承载等强，此时就必须要改用一个能承受
的
梁截面，但此时由于梁截面只需用
的弯矩值来设计，
梁的承载力有富裕不能充分利用，其应9力0强k0 度N 比mR1 只用到
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框架部分：
支撑部分： • 最小值
a 0 Wp f y M GE M Ehk2
' ' ' a 0 N br N GE N Ehk2
ia,min （按层计算）大于性能系数最小值
塑性耗能区
长向框架结构
中冶京诚 短向框架支撑结构
《钢规》关于性能系数规定
中冶京诚
《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算 中冶京诚 • 计算其他构件性能系数
阻尼比
支撑系统的梁柱 • 受拉构件或构件受拉区域
其他—基本抗震措施
中冶京诚
• 一般规定
• 构件塑性耗能区
与《抗规》比较
中冶京诚
• 均需符合《抗规》1-5章的规定（材料选用和承
载力验算稍有区别）
• 使用范围不同
• 均须进行多遇地震作用下变形验算
• 均须进行多遇地震作用下承载力验算，但按
《钢规》设计时，塑性耗能区可不符合承载力
《钢规》抗震措施与承载力相关即高延性低承载力、低延性高承载力 第3.3.3 条
中冶京诚
加强抗震措施：可以理解为提高承载力或增加延性
• 当结构有抗震等级要求如何协调 建议延性等级等同抗震等级处理 • 关于性能等级的合理选取，需要工程经验积累 • 同一建筑物不同层可采用不同性能系数
• 当延性等级为Ⅴ级时，《钢规》承载力计算要求为最低
建筑物根据《建筑工程抗震设防
验算框架梁梁端 性能系数
分类标准》确定设防类别
（按层进行）
根据延性要求确定抗震 措施： 框架梁梁端（柱最大应 力区）板件宽厚比 节点域 框架柱长细比 …
补充计算：
剪力按梁端（或柱 端）产生塑性铰时 最大剪力计算
强柱弱梁 节点计算 …
验算其 他构件 承载力
支撑结构按《钢规》高延性低承载力抗震设计思路 进行设防地震作用验算的设计流程 中冶京诚
SE2 SGE i SEhk2 0.4SEvk2
SE2 Rk
SE2 SGE i SEhk2 Rk
《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算 中冶京诚 • 构件抗震承载力补充计算 框架部分 1 框架梁 强剪弱弯
Vpb VGb WEb,A f y WEb,B f y ln
中冶京诚
基本符合《建抗 规》1-5章的规定 （除材料和承载 力） 多遇地震作用下
建筑物
设防地震作用下验证 高承载力低延性 低承载力高延性
地下结构 的验算
承载力符合《抗规》规定
（对于丙类结构，延性等级不 低于Ⅱ级的塑性耗能区除外）
层间位移角≤1/250
非结构构件的 问题
按《钢规》抗震设计思路 进行设防地震作用验算的设计流程
要求
《钢规》抗震设计应用方面的探讨
• 关于《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223
中冶京诚
《钢规》抗震措施与承载力相关即高延性低承载力、低延性高承载力
加强抗震措施：可以理解为提高承载力或增加延性
• 当结构有抗震等级要求如何协调
建议延性等级等同抗震等级处理
• 关于性能等级的合理选取，需要工程经验积累 • 同一建筑物不同层可采用不同性能系数 • 当延性等级为Ⅴ级时，《钢规》承载力计算要求 为最低要求
An*fu=（614.3-17*5）*375=198.45kN
构件屈服承载力
A*fyact=614.3*0.85*375=195.81kN<198.45kN
• 结果 整个构件屈服，结构延性较好
支撑的屈强比与结构的塑性变形能力（2-2） 中冶京诚
• 假设
构件极限抗拉强度fu=375kN/mm2 构件实际构件屈强比为0.9
中冶京诚
《钢结构设计标准》GB50017-2017 钢结构抗震性能化设计
余海群 2018年3月
17 钢结构抗震性能化设计（新增） • 17.1 一般规定 • 17.2 计算要点 • 17.3 基本抗震措施
中冶京诚
17.1 一般规定
中冶京诚
• 适用范围
• 设防分类
• 抗震性能指标
• 设计步骤和方法 • 性能系数 • 材料要求 • 布置要求
i e ia,min
进行延性开展机构的控制，确保地震来袭时结构 按照预想的延性机构开展弹塑性变形 引入非塑性耗能区内力调整系数βE
引导构件相对强弱符合延性开展的要求
引入钢材超强系数ηy，确保延性开展机构的实现
《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算 中冶京诚
• 构件抗震承载力验算
M uj jWE f y
Vuj 1.2 2 WE f y ln VGb
4 柱脚与基础连接
《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算 中冶京诚 • 支撑节点补充计算 人字形或V形支撑，支撑斜杆、横梁与立柱得汇交 点，应可靠传递最大剪力
《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算 中冶京诚
计算构件承载力 （关键构件和节点 根据需要提高承载 力要求）
按《钢规》高延性低承载力抗震设计思路 进行设防地震作用验算的设计流程
中冶京诚
建筑物根据《建筑工程抗震设防分类 标准》确定设防类别
验算塑性耗能 区性能系数
根据延性要求 确定构件和节 点的抗震措施
按照机构控制 验算其他构件 的承载力
框架结构按《钢规》高延性低承载力抗震设计思路 进行设防地震作用验算的设计流程 中冶京诚
• 节点域计算
《钢规》抗震设计步骤
• 验算小震作用下承载力满足《抗规》要求
中冶京诚
（不包括塑性耗能区）
• 小震作用下层间位移满足《抗规》要求
• 初步选择塑性耗能区的性能等级，确定构件和节
点延性等级
• 进行设防地震下的承载力验算
• 根据延性要求采取相应抗震措施
• 必要时验算大震层间位移角
根据延性要求确定抗震措施——框架梁
中冶京诚
根据延性要求确定抗震措施——支撑
中冶京诚
• 支撑的长细比和板件宽厚比要求
其他—一般规定
中冶京诚
• 适用范围
• 弹塑性位移角
• 材料要求
支撑的屈强比与结构的塑性变形能力（2-1） 中冶京诚
• 假设
构件极限抗拉强度fu=375kN/mm2 构件实际构件屈强比为0.85
•
则
构件净截面断裂承载力
点延性等级
• 进行设防地震下的承载力验算
• 根据延性要求采取相应抗震措施
• 必要时验算大震层间位移角
可能的塑性耗能区
长向框架结构
中冶京诚 短向框架支撑结构
《钢规》抗震设计示例—选择塑性耗能区性能等级
中冶京诚
• 根据结构特性及使用功能选定塑性耗能区性能等级
《钢规》GB50017抗震性能化设计
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3.3 基本抗震措施16条
• 规矩： 规矩：节点连接和截面板件宽厚比规定 • 规则
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原则性做法：混凝土楼板、实腹式柱脚
操作性做法：构件塑性耗能区、支撑系统之间的框架梁、框 架梁、框架柱长细比、节点域、梁柱刚接节点、骨形连接、 塑性铰外移、框架支撑结构框架部分要求、长细比和板件 宽厚比等级选用荷载取值原则、中心支撑结构、钢支撑连
• 必要时验算大震层间位移角
《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算
• 计算塑性耗能区实际性能系数最小值
a 框架部分（一般为梁端）： 0 WE f y M GE 0.4M Evk2
中冶京诚
M Ehk2
支撑部分： • 长向框架结构： • 短向框架支撑结构：
a 0 Wp f y M GE M Ehk2
建筑物根据《建筑工程 抗震设防分类标准》确 定设防类别
验算支撑性能系数 当长细比大于130时，可按只受拉 构件计算 （按层进行）
根据延性要求确 定抗震措施： 支撑板件宽厚比 支撑长细比 …
补充计算： 支撑系统框架 梁 节点连接
强柱弱支 撑验算
…
示例
建筑物概况 • 9层办公楼 平面图
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• 规则结构
Ev =0， w =0
1.1Rk =R,S SEhk 0.35 1.06 0.4 S SEhk2 R
GE Ehk2 k
R Rk 1.1
SGE i SEhk2 Rk
• 高承载力低延性、低承载 力高延性
按《钢规》抗震设计思路设计流程
地震以外荷载承 载能力和正常使 用状态计算符合 规范规定
• 根据结构塑性耗能区弹性承载力的差别，采用不同
的延性等级
《钢规》抗震设计步骤
• 验算小震作用下承载力满足《抗规》要求
中冶京诚
（不包括塑性耗能区）
• 小震作用下层间位移满足《抗规》要求
• 初步选择塑性耗能区的性能等级，确定构件和节
点延性等级
• 进行设防地震下的承载力验算
• 根据延性要求采取相应抗震措施
中冶京诚
根据延性要求确定抗震措施——框架梁
• 当梁端塑性耗能区为工字形截面时，尚应符合下列要求之一：
中冶京诚
a. 布置间距不大于2倍梁高的加劲肋；
b. 工字形梁受弯正则化宽厚比 限值符合表17.3.4-2的要求； c. 上下翼缘均设置侧向支承。
根据延性要求确定抗震措施——框架柱
中冶京诚
根据延性要求确定抗震措施——节点域
中冶京诚
设防烈度
确定抗震 设计思路 高延性低 承载力 低延性高 承载力
结构体系
使用功能
附属设施功能要求
投资大小
…
按《钢规》低延性高承载力抗震设计思路 进行设防地震作用验算的设计流程
中冶京诚
建筑物根据《建筑工程抗震设防分类 标准》确定设防类别
构件和节点采取基 本的抗震措施（特 殊部位根据需要补 充抗震措施）
中冶京诚