钢结构抗震设计(刘其祥)

间的节点将这些杆件用各种不同的连接方式和连接件
将它们连接成为一个非机动构架。这种由若干杆件系
统组成的构架，在外荷载作用下，一旦节点发生破坏，
整个结构就会成为机动构架而失去承载能力。
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在以往国外多次地震中，常常发生钢框架节点
和竖向支撑节点破坏的事例，特别是 1994 年发
生在美国的北岭地震 和 1995 年发生在日本的阪
力设计值作为节点的作用力来对节点连接进行设计与
验算。
三是，完全抛开以上两种设计方法，而是完全按照公
式 Mu 来1.进2M行p连接的极限承载力计算。
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以上三种截然不同的设计方法，将直接影响到
设计的节点是否满足 “强节点弱杆杆” 的抗震
要求。是否能实现 “小震不坏，中震可修，大震
不倒” 设计目标的根本问题，所以下面将着重讨
要，应予以足够的重视。但是，在多、高层房屋钢结
构中，连接节点很多 ( 如国家标准图 01SG5所19编入
的诸多节点，也只是多高层钢结构房屋中一般性的常 用节点 )，今天只能检其最主要的、如与梁柱刚性连
接的节点以及与之相关的一些节点来谈谈：
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首先谈谈在目前多高层房屋钢结构 梁柱刚性连接节点设计中所存在的问题
多高层房屋钢结构 节点连接设计中的常见问题
主讲人：刘其祥
中国建筑标准设计研究院
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节点连接在结构设计中的重要性：常用的一般建筑
钢结构，都是由若干由加工厂加工好的竖杆、水平杆
或斜杆在工地用焊缝或螺栓拼装成抗侧力的框架、或
框架支撑结构。这些由杆件组装成的结构，之所以能
承担一定的竖向荷载和水平荷载，靠的就是各杆件之
0.910 00
来自百度文库0 k。N 即0 m 在相同组合弯矩作用下, 经过规范采用不
同的调整系数调整后，就变成了在设计焊缝连接与设
计梁截面时，分别采用不同的内力设计值来进行设计。
根据梁的应力强度比 R1（即梁的地震组合弯矩设计值
乘以梁的承载力抗震调整系数 0.75 后，在梁截面中产
生的弯曲应力与梁的钢材强度设计值之比）来进行设
计即可。且认为可按以下三种不同情况分别进行处理。
为了方便说明问题，在此引用一个具体数字来说明这
一方法的思路。
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以下是电算结果的表示方法，摘自《高层建筑
一次地震是1156年我国的陕西华县 8 级地震，死83万
人（摘自魏琏编著的《建筑结构抗震设计》万国学术出
版社，1991）。在世界近代地震史中，死亡人数最多的
一次.地震也发生在我国，即1976年河北唐山7.8级地震，
死 24 万余人。
地震在我国造成的经济损失十分巨大，据建国以来
十几次 7 级以上地震的不完全统计房屋倒塌 1 亿多平
论证明前面所提到的第一种是错误的，第三种设
计理念虽然可取，但式中的有关系数和强度取值
有问题，很不安全。唯第二种设计计算方法才是
比较稳妥、正确的。
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1 第一种设计方法
（即按组合内力来设计的方法）
采用该法的理论根据是，认为在多遇地震作用下，
结构处于弹性阶段，连接设计只要根据组合内力，并
安全又经济的抗震设计方法，来改善建筑物的抗
震性能，减轻城乡地震灾害，是我们每个结构设
计人员义不容辞的使命。
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因此在多层和高层钢结构房屋抗震设计工作中，连
接节点设计，在整个设计工作中应将其视为一个非常
重要的组成部分。节点设计是否恰当，将直接影响到
结构承载力的可靠性和安全性。因此节点设计至关重
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但是，在执行上述规范时，不同的设计人员，很可
能在相同设计条件下设计出三种承载力相差非常悬殊
的连接作法，这三种不同的作法是:
一是，当按设计表达式 SR计算RE时，完全按组合内
力来设计节点连接。
二是，组合内力只是作为检验构件截面的依据。但在
塑性区的节点连接设计时，是取高于构件的最大承载
注意：该条在规范中为必须严格执
行的强制性条文
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式中：
S — 考虑多遇地震作用时，荷载效应和地震作 用效应在结构构件中的组合设计值，包括 组合的弯矩、轴向和剪力设计值。
R — 结构构件及其连接的承载力设计值。
RE—结构构件及其连接的承载力抗震调整系数
（对于框架梁、柱取0.75；连接焊缝取 0.9；连
结构空间有限元分析与设计》软件 SATWE
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假定梁端有一个 10k的0N 地0 m 震组合弯矩,并将表达
式
变S换为R RE 。在验算R梁ES截R面时，要求梁截面
抗弯承载力设计值必须
0.7 510 00
75 k，N 0 但m 在确定梁端的焊缝连接时，其焊缝截面
的抗弯承载力设计值就必须要
接螺栓、节点板件取 0.85 ；支撑取 0.8 等）
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二是，当遭遇超过多遇地震（小震）
作用至基本烈度（中震）设防，或遭遇罕
遇地震作用（大震）时，规范还要求用公 式 Mu1.即2M 《p高钢规 》公式（ 8.1.3 - 1）进行连接的极限承载力验算( 如下页
所示 )；
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及其正确的设计方法
按照现行的《建筑抗震设计规范》GB 50011 2001多层和高层房屋钢结构的连接节点的抗震设
计应分两个阶段进行，而各个阶段所采用的计算
公式分别如下：
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一是，当遭遇多遇地震作用 （小震）
时，应采用表达式
S。即R抗R震E 规范
公式 ( 5.4.2 ） (见下页) 。
方米，直接经济损失达数百亿之多。
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就以最近几年为例，在我国新疆、西藏、云
南、内蒙古自治区、江西等地先后就发生了多起
6 级左右的地震。这就说明了地震活动在我国还
是相当频繁的，因此正确地认识我国地震活动的
特点以及我国经济力量的现状，充分运用国内、
国外现代地震科学技术的成就，采用合理的，既
神地震，有好几十幢房屋钢结构倒塌，好几百幢
多、高层房屋钢结构的梁柱刚性连接节点受到严
重破坏，引起了世人的极大关注，促使一些国家
的学者、科技人员加强了这方面的研究，其重要
性显得尤为突出。
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我国是世界上遭受地震最严重的国家之一，不论
是历史上还是现代，地震在中国的死亡人数和经济损失
在世界上都是居于首位。世界地震史上死亡人数最多的