钢结构房屋抗震设计规定.ppt

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1、全国发用建筑工程设计技术措施全国发用建筑工程设计技术措施培训系列培训系列结构结构中国建筑标准设计研究所2021/9/181主讲人：主讲人：蔡益燕蔡益燕中国建筑标准设计研究所中国建筑标准设计研究所钢结构房屋抗震设计规定钢结构房屋抗震设计规定 中国建筑标准设计研究所2021/9/182目录（一）一、多层和高层钢结构房屋一、多层和高层钢结构房屋 1 1、前言、前言 2 2、材料、材料 3 3、高层钢结构体系和最大适用高度、高层钢结构体系和最大适用高度 3.1 3.1 结构体系结构体系 3.2 3.2 适用的最大高度适用的最大高度 3.3 3.3 适用的最大高宽比适用的最大高宽比 4 4、层间位移角限

2、值、层间位移角限值 5 5、结构布置的一般规定、结构布置的一般规定 中国建筑标准设计研究所2021/9/183目录（二）6 6、主要计算规定、主要计算规定 6.1 6.1 一般规定一般规定 6.2 6.2 结构阻尼比结构阻尼比 6.3 6.3 节点域剪切形的影响节点域剪切形的影响 6.46.4 双重体系双重体系中钢框架的剪力分担率中钢框架的剪力分担率 6.5 6.5 强柱弱梁验算强柱弱梁验算 6.6 6.6 框架节点域的验算框架节点域的验算中国建筑标准设计研究所2021/9/1847 7、支撑设计、支撑设计 7.1 7.1中心支撑中心支撑 7.2 7.2偏心支撑偏心支撑 7.2.1 7.2.1

3、 概述概述 7.2.2 7.2.2 偏心支撑框架的消能梁段偏心支撑框架的消能梁段 7.2.3 7.2.3 偏心支撑框架构件内力设计值偏心支撑框架构件内力设计值 7.2.4 7.2.4 消能梁段的承载力计算消能梁段的承载力计算 7.2.5 7.2.5能梁段的构造要求能梁段的构造要求2021/9/185目录（三）8 8主要构造规定主要构造规定 8.1 8.1 构件长细比和板件宽厚比构件长细比和板件宽厚比 8.2 8.2 节点设计节点设计 8.2.1 8.2.1 美、日大震后框架梁柱连接节美、日大震后框架梁柱连接节点设计的改进点设计的改进 中国建筑标准设计研究所2021/9/186 (1)(1)震害

4、情况震害情况 (2)(2)对节点破坏原因的分析对节点破坏原因的分析 (3)(3)两国的构造差异两国的构造差异 (4)(4)美、日的改进措施美、日的改进措施 (5)(5)我国采取的对策我国采取的对策8.2.2 8.2.2 梁梁-柱连接的弹性阶段抗震设计柱连接的弹性阶段抗震设计8.2.3 8.2.3 拼接计算拼接计算8.2.4 8.2.4 中心支撑的节点设计中心支撑的节点设计 2021/9/187目录（四）二、多层钢结构厂房二、多层钢结构厂房1.1.一般规定一般规定 2.2.计算要点计算要点 3.3.构造措施构造措施 中国建筑标准设计研究所2021/9/188三、单层钢结构厂房三、单层钢结构厂房1

5、.1.一般规定一般规定 2.2.计算要点计算要点 3.3.构造措施构造措施 2021/9/1891 1、前言、前言我国我国钢结构设计规范钢结构设计规范GBJ17GBJ17不含抗震内容。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。构设计规范外，还应符合抗震规范的有关规定。今后，凡是今后，凡是高钢规程高钢规程中与抗震规范不一致之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。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但抗震规范中未列入而高钢规程高钢规程中已列入的，中已列

6、入的，在该规程修订前仍可执行。在该规程修订前仍可执行。一、多层和高层钢结构房屋1 中国建筑标准设计研究所2021/9/1810本本介介绍绍对对于于行行业业标标准准高高层层民民用用建建筑筑钢钢结结构构技技术术规规程程中中已已有有规规定定而而这这次次变变更更不不大大的的内内容容只只作作一一般般介介绍绍，着着重重说说明明这这次次修修订中的新内容。订中的新内容。多层工业建筑钢结构的抗震设计另有规多层工业建筑钢结构的抗震设计另有规定，列入本章附录，这里不拟作介绍。定，列入本章附录，这里不拟作介绍。2021/9/18112 2、材料、材料对抗震钢结构钢材的基本要求是对抗震钢结构钢材的基本要求是:强屈比强屈

7、比大于大于1.2;1.2;有明显的屈服台阶有明显的屈服台阶;伸长率大伸长率大于于20%(20%(标距标距5050mm);mm);有良好可焊性。有良好可焊性。高钢规程高钢规程规定规定5050mmmm以上的钢板要满以上的钢板要满足上述标准的要求，本规范考虑我国钢材的足上述标准的要求，本规范考虑我国钢材的实际情况，将实际情况，将5050mmmm以上改为以上改为4040mmmm以上。以上。2021/9/1812一、多层和高层钢结构房屋2中国建筑标准设计研究所3.3.高层钢结构体系和最大适用高度高层钢结构体系和最大适用高度3.1 3.1 结构体系结构体系3.2 3.2 适用的最大高度（米）适用的最大高度

8、（米）2021/9/1813结构体系结构体系6 6、7 7度度8 8度度9 9度度框架框架1109050框架框架-支撑支撑（剪力墙板）（剪力墙板）220200140筒体（框筒、筒体（框筒、筒中筒、桁架筒中筒、桁架筒、束筒）和筒、束筒）和巨型框架巨型框架 300200180注注:适用高度指规则结构的高度适用高度指规则结构的高度,为室外为室外地坪至檐口的高度地坪至檐口的高度 2021/9/1814一、多层和高层钢结构房屋3中国建筑标准设计研究所3.3 3.3 适用的最大高宽比一般规定适用的最大高宽比一般规定 考虑我国实际情况，考虑我国实际情况，8.1.28.1.2条暂按抗震设防烈度条暂按抗震设防烈

9、度大致划分，不同结构体系采用统一值，即高宽大致划分，不同结构体系采用统一值，即高宽比限值比限值6 6、7 7度取度取6.5,86.5,8度取度取6.0,96.0,9度取度取5.55.5。2021/9/18154 4层间位移角限值层间位移角限值第第5 5章章5.55.5节将多、高层钢结构弹性层间位移角限值节将多、高层钢结构弹性层间位移角限值改为层高的改为层高的1 1300300。罕遇地震作用下层间位移限值罕遇地震作用下层间位移限值,在美国在美国ATC3-06ATC3-06中中规定为层高规定为层高1/67,1/67,高钢规程高钢规程取层高的取层高的1 170,70,考虑考虑到我国规定的小震与罕遇地

10、震在到我国规定的小震与罕遇地震在7 7度时相差约度时相差约6 6倍倍,位位移角限值也须与此相应移角限值也须与此相应,该章将弹塑性层间位移角限该章将弹塑性层间位移角限值调整为值调整为1 15050。2021/9/1816一、多层和高层钢结构房屋4中国建筑标准设计研究所5.5.结构布置的一般规定结构布置的一般规定与高钢规程相比，主要有以下变更：与高钢规程相比，主要有以下变更：1.1.关关于于楼楼板板，8.1.78.1.7条条规规定定了了超超过过1212层层的的钢钢结结构构房房屋屋，宜宜采采用用压压型型钢钢板板组组合合楼楼板板和和现现浇浇或或整整体体式式钢钢筋筋混混凝凝土土楼楼板板，并并与与钢钢梁梁

11、有有可可靠靠连连接接；必必要要时时可可设设置置水水平平支支撑撑。不不超超过过1212层层的的钢钢结结构构房房屋屋，除除上上述述形形式式外外，尚尚可可采采用用装装配配整整体体式式钢钢筋筋混混凝凝土土楼楼板板、装装配配式式楼楼板板或或其其它它轻轻型型楼楼盖盖，但但强强调调了了应应将将楼楼板板预预埋埋件件与与钢钢梁梁焊焊接接，或或采采取取其其它它保保证证楼楼盖盖整整体体性性的的措施。措施。2021/9/18172.地地下下室室设设置置，8.1.98.1.9和和8.1.108.1.10条条规规定定了了超超过过1212层层的的钢钢结结构构房房屋屋应应设设置置地地下下室室，对对1212层层以以下下的的则则

12、不不作作限限定定。另另外外，钢钢结结构构房房屋屋设设置置地地下下室室时时，规规定定框框架架柱柱至至少少伸伸至至地地下下一一层层；框框架架-支支撑撑(抗抗震震墙墙板板)结结构构中中,竖竖向向连连续续布布置置的的支支撑撑或或抗抗震震墙墙板板应应延延伸伸至至基基础础。与与高高钢钢规规程程的的规规定定相相比比，对对于于高高层层钢钢结结构构设设置置地地下下室室时时是是否否用用钢钢骨骨混混凝凝土土结结构构层层不不作作限限定定,允允许许对对不不同同情情况况作作不不同同处处理。理。2021/9/18183.关于基础埋深,8.1.10条规定了采用天然地基时不宜小于房屋高度的1/15,采用桩基时承台埋深不宜小于房

13、屋总高度的1/20,后者与高钢规程的118相比略有放松,是考虑了某些软地基的工程现实。2021/9/1819一、多层和高层钢结构房屋5中国建筑标准设计研究所6 6主要计算规定主要计算规定6.1 6.1 一般规定一般规定 8.2.18.2.1条条规规定定,构构件件截截面面和和连连接接的的抗抗震震验验算算时时,凡凡本本章章未未规规定定者者,应应符符合合现现行行有有关关结结构构设设计计规规范范的的要要求求。由由于于钢钢结结构构的的非非抗抗震震设设计计应应符符合合钢钢结结构构设设计计规规范范，而而高高层层钢钢结结构构构构件件和和连连接接抗抗震震设设计计的的很很多多方方法法都都在在高高钢钢规规程程中中有

14、有规规定定，本本章章不不再再重重复复，故设计时应与这两本标准同时使用。故设计时应与这两本标准同时使用。2021/9/1820抗抗震震设设计计时时的的地地震震作作用用效效应应，考考虑虑到到它它的的短短时时间间作作用用,除除以以小小于于1 1的的承承载载力力抗抗震震调调整整系系数数。第第5 5章章表表5.4.25.4.2对对钢钢结结构构的的承承载载力力抗抗震震调调整整系系数数作作了了调调整整，对对不不同同类类型型钢钢结结构构采采用用统统一一数数值值，介介于于8989抗震规范和高钢规程规定值之间。抗震规范和高钢规程规定值之间。6.2 6.2 结构阻尼比结构阻尼比 钢钢结结构构在在多多遇遇地地震震下下

15、的的阻阻尼尼比比，对对超超过过1212层层的的仍仍采采用用0.02,0.02,不不超超过过1212层层的的拟拟采采用用0.350.35。钢钢结结构构房房屋屋阻阻尼尼比比,实实测测表表明明小小于于混混凝凝土土结结构构。根根据据ISOISO规规定定，低低层层建建筑筑阻阻尼尼比比大大于于高高层层建建筑筑，据据此此作作了了适适当当规规定定。在在罕罕遇遇地地震震下下的的分分析析，仍仍采采用用0.050.05。2021/9/1821一、多层和高层钢结构房屋6中国建筑标准设计研究所6.3 6.3 弹塑性位移增大系数弹塑性位移增大系数对对钢钢框框架架和和框框架架-支支撑撑结结构构弹弹塑塑性性位位移移增增大大系

16、系数数,在在大大量量算算例例的的基基础础上上编编制制成成表表,对对10102020层层规规则则结结构构的的层层间间位位移移可可查查表表得得出出,简简化化了弹塑性位移计算。了弹塑性位移计算。2021/9/18226.4 6.4 节点域剪切形的影响节点域剪切形的影响高层钢框架的特点高层钢框架的特点,是节点域剪切变形对框架位移是节点域剪切变形对框架位移影响较大影响较大,可达可达101020%,20%,通常不能忽略。通常不能忽略。8.2.38.2.3条条1 1款规定工字形截面柱宜计入腹板剪切变形对框架款规定工字形截面柱宜计入腹板剪切变形对框架位移的影响位移的影响,但对箱型柱不作规定。这是因为但对箱型柱

17、不作规定。这是因为,箱箱形柱有两个腹板形柱有两个腹板,而且每个腹板的厚度一般均较工而且每个腹板的厚度一般均较工字形截面柱的腹板为厚字形截面柱的腹板为厚,其对框架位移的影响相对其对框架位移的影响相对较小。为了适应小高层钢结构住宅的发展，考虑较小。为了适应小高层钢结构住宅的发展，考虑到层高较少时影响不大，还规定了对不超过到层高较少时影响不大，还规定了对不超过1212层层的建筑可不计入。计算方法可参见高层民用建的建筑可不计入。计算方法可参见高层民用建筑钢结构技术规程筑钢结构技术规程,此处不再赘述。节点域剪切此处不再赘述。节点域剪切变形对框架变形对框架-支撑体系影响较小，研究表明可忽略支撑体系影响较小

18、，研究表明可忽略不计不计。2021/9/1823中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋76.5 6.5 双重体系中钢框架的剪力分担率双重体系中钢框架的剪力分担率在在多多遇遇地地震震作作用用下下的的结结构构分分析析,规规定定了了双双重重抗抗侧侧力力体体系系中中框框架架承承担担的的总总地地震震力力不不小小于于结结构构底底部部剪剪力力的的25%,25%,是是参参考考了了美美国国UBCUBC的的规规定定。UBCUBC的的原原规规定定是是:”:”框框架架应应设设计计成成能能独独立立承承担担至至少少25%25%的的底底部部设设计计剪剪力力”。该该规规定定的的目目的的是是发发挥挥框框架架部部分分的的

19、二二道道防防线线作作用用。但但是是在在设设计计中中在在与与抗抗侧侧力力构构件件组组合合的的情况下情况下,符合该规定很困难。符合该规定很困难。2021/9/1824抗抗震震规规范范审审查查组组建建议议参参照照混混凝凝土土结结构构的的规规定定采采用用双双重重标标准准，将将8.2.3条条2款款改改为为“框框架架部部分分按按计计算算得得到到的的地地震震剪剪力力应应乘乘以以调调整整系系数数，达达到到不不小小于于结结构构底底部部总总地地震震剪剪力力的的25和和框框架架部部分分地地震震剪剪力力最最大大值值1.8倍倍二二者者的的较较小小者者”。混混凝凝土土结结构构对对双双重重抗抗侧侧力力体体系系的的规规定定，

20、相相应应为为不不小小于于地地震震剪剪力力的的20%和和框框架架部部分分地地震震剪剪力力最最大大值值的的1.5倍倍,鉴鉴于于钢钢结结构构要要求求25%,故故规规定定不不大大于于地地震震剪剪力力的的1.8倍倍。美美国国设设计计单单位位的的做做法法,是是在在进进行行内内力力分分析析后后,进进行行二二次次分分析析,此此时时忽忽略略抗抗侧侧力力构构件件,只只考考虑虑框框架架,检检验验它它是是否否能能承承受受25%的的底底部部设设计计剪剪力力。据据悉悉这这样样计计算算时时,符合上述要求并不困难。符合上述要求并不困难。2021/9/1825中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋6.6 6.6 强柱弱

21、梁验算强柱弱梁验算 强柱弱梁要求满足下列条件强柱弱梁要求满足下列条件:该该式式要要求求，交交汇汇于于节节点点的的框框架架柱柱受受弯弯承承载载力力之之和和，应大于梁的受弯承载力之和，并乘以系数。应大于梁的受弯承载力之和，并乘以系数。考考虑虑我我国国情情况况,强强柱柱弱弱梁梁公公式式中中的的强强柱柱系系数数 取取得得太太大大将将使使柱柱钢钢材材用用量量增增加加过过多多,对对我我国国推推广广钢钢结结构构不不利利,故对故对6 6、7 7度取度取1.0,1.0,对对8 8度取度取1.05,91.05,9度取度取1.151.15。2021/9/1826单单层层房房屋屋和和多多层层房房屋屋的的顶顶层层，不不

22、需需要要符符合合强强柱柱弱弱梁梁，因因为为它它们们在在非非弹弹性性阶阶段段出出现现软软弱弱层层没没有有什什么么实实际际意意义。义。抗抗震震规规范范参参考考AISC97的的抗抗震震规规定定，结结合合我我国国情情况况提提出出框框架架柱柱所所在在楼楼层层的的受受剪剪承承载载力力比比上上一一层层的的受受剪剪承承载载力力高高出出25，或或柱柱轴轴向向力力设设计计值值与与柱柱全全截截面面面积与钢材强度设计值乘积的比值不大于面积与钢材强度设计值乘积的比值不大于0.4,或当或当 时时,可可将将荷荷载载组组合合中中的的地地震震作作用用引引起起的的柱柱轴轴力力加加大大一一倍倍,使使此此时时的的柱柱轴轴力力N1N1

23、满满足足 。在在此此情情况况下下可可不不进进行行强强柱柱弱弱梁验算梁验算。2021/9/1827中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋6.7 6.7 框架节点域的验算框架节点域的验算 节节点点域域验验算算包包括括节节点点域域的的稳稳定定性性验验算算、强强度度验算和屈服程度验算。验算和屈服程度验算。稳稳定定性性验验算算借借鉴鉴美美国国规规范范的的经经验验公公式式,即即高高层层钢钢结结构构板板域域厚厚度度不不 小小于于其其高高度度与与宽宽度度之之和的和的1 19090，但多层钢结构则取，但多层钢结构则取1/701/70。2021/9/1828节节点点域域的的强强度度验验算算,我我们们采采用

24、用了了日日本本的的表表达达式式 。参参考考日日本本的的研研究究成成果果,取取节节点点域域屈屈服服弯弯矩矩为为梁梁端端屈屈服服弯弯矩矩之之和和的的0.70.7倍倍,可可使使节节点点域域切切变变形形对对框框架架位位移移的的影影响响不不太太大大,同同时时又又能能满满足足耗耗能能要要求求。考考虑虑到到按按此此规规定定计计算算可可能能使使节节点点域域普普遍遍加加厚厚,对对于于广广大大的的7 7度度地地区区,适适当当降降低低了了要要求求,用用0.60.6代代替替0.70.7。在在强强柱柱弱弱梁梁情情况况下下,节节点点域域首首先先屈屈服服,然然后后是是梁梁屈屈服服,最最后后是是柱柱屈屈服。服。2021/9/

25、1829中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋107.7.支撑设计支撑设计7.1 7.1 中心支撑中心支撑8.1.68.1.6条条规规定定,支支撑撑框框架架在在两两个个方方向向的的布布置置宜宜基基本本对对称称,支支撑撑框框架架之之间间楼楼盖盖的的长长宽宽比比不不宜宜大大于于3 3。该该条条还还规规定定不不超超过过1212层层的的钢钢结结构构宜宜采采用用中中心心支支撑撑，因因为为此此时时地地震震作作用用一一般般不不大大，中中心心支支撑撑较较简简单单。当当设设置置门门窗要求较大孔口时，可采用人字支撑。窗要求较大孔口时，可采用人字支撑。2021/9/1830中中心心支支撑撑的的轴轴线线应应交

26、交汇汇于于梁梁柱柱构构件件轴轴线线的的交交点点。偏偏离离交交点点不不超超过过支支撑撑杆杆件件宽宽度度时时，仍仍可可视视为为中中心心支支撑撑，但但此此时时连连接接应应计计入入由由此此产产生生的的附附加加弯弯矩矩。中中心心支支撑撑的的计计算算图图形形是是两两端端铰铰接接，但但在在多多层层和和高高层建筑中在构造上一般作成刚接。层建筑中在构造上一般作成刚接。人人字字支支撑撑的的斜斜杆杆受受压压屈屈曲曲后后承承载载力力急急剧剧降降低低,在在支支撑撑与与横横梁梁连连接接处处将将出出现现不不平平衡衡力力。规规范范规规定定，此此不不平平衡衡力力可可取取受受拉拉支支撑撑的的竖竖向向分分量量减减去去受受压压支支撑

27、撑屈屈曲曲压压力力竖竖向向分分量量的的3030。横横梁梁设设计计很很重重要要。人人字支撑设计时，斜杆内力应乘增大系数字支撑设计时，斜杆内力应乘增大系数1.51.5。2021/9/1831中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋117.27.2偏心支撑。偏心支撑。7.2.1 7.2.1 概述概述偏心支撑具有在弹性阶段接近中心支撑框架，弹偏心支撑具有在弹性阶段接近中心支撑框架，弹塑性阶段的的延性和消能能力接近延性框架的特塑性阶段的的延性和消能能力接近延性框架的特点，是一种良好的抗震结构。按点，是一种良好的抗震结构。按8 8、9 9度抗震设防度抗震设防的结构宜采用偏心支撑。常用的偏心支撑形式如

28、的结构宜采用偏心支撑。常用的偏心支撑形式如图图8.1.68.1.6所示。所示。2021/9/1832偏心支撑框架的侧向刚度，主要取决于消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。架柔性增加并接近于纯刚架的刚度。偏心支撑的设计原则是强柱、强支撑和弱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消能梁段，在大震时消能梁段屈服形成塑性铰

29、，支撑斜杆、柱和其余梁段仍保持弹性铰，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。构其他部分的安全，起到了保险丝的作用。2021/9/1833中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋127.2.2 7.2.2 偏心支撑框架的消能梁段偏心支撑框架的消能梁段 偏偏心心支支撑撑框框架架形形状状的的选选择择，应应使使消消能能梁梁段段能能承承受受较较大大剪剪力力。为为使使框框架架刚刚度度较较大大，通通常常采采用用较较短短的的消消能能梁梁段段。支支撑撑的的夹夹角角，为为了了构构造造方方便便，通通常常应应为

30、为3535至至5050度。度。消能梁段的长度取（消能梁段的长度取（1.31.31.61.6）2021/9/18347.2.3 7.2.3 偏心支撑框架构件内力设计值偏心支撑框架构件内力设计值为为了了保保证证偏偏心心支支撑撑框框架架中中,支支撑撑斜斜杆杆、柱柱和和其其余余梁梁段段在在消消能能梁梁段段屈屈服服并并进进入入应应变变硬硬化化时时保保持持弹弹性性，对对这这些些构构件件的的设设计计内内力力必必需需进进行行调调整整。本本规规范范承承载载力力抗抗震震调调整整系系数数的的规规定定：消消能能梁梁段段取取0.850.85，支支撑撑为为0.80,0.80,梁梁、柱柱为为0.750.75。据据此此,对对

31、构构件件内内力力设设计计值值按按下下列列规规定定进行了调整。进行了调整。2021/9/18351）支支撑撑斜斜杆杆的的轴轴力力设设计计值值，应应取取与与支支撑撑斜斜杆杆相相连连的的消消能能梁梁段段达达到到其其受受剪剪承承载载力力时时支支撑撑斜斜杆杆轴轴力力与与增增大大系系数数的的乘乘积积，其其值值在在8 8度度及及以以下下时时应应不不小小于于1.41.4，9 9度度时时应不小于应不小于1.51.5。2)2)位位于于消消能能梁梁段段同同一一跨跨的的框框架架梁梁内内力力设设计计值值,应应取取消消能能梁梁段段达达到到其其受受剪剪承承载载力力时时框框架架梁梁内内力力与与增增大大系系数数的的乘乘积积.其

32、其值值在在8 8度度及及以以下下时时不不应应小小于于1.5,91.5,9度度时时不不应应小小1.61.6。3)3)框框架架柱柱的的内内力力设设计计值值,应应取取消消能能梁梁段段达达到到其其受受剪剪承承载载力力时时柱柱内内力力与与增增大大系系数数的的乘乘积积,其其值值在在8 8度度及及以以时时不不应小于应小于1.5,91.5,9度时不应小于度时不应小于1.6.1.6.2021/9/1836中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋137.2.4 7.2.4 消能梁段的承载力计算消能梁段的承载力计算消消能能梁梁段段的的承承载载力力应应按按下下式式计计算算，主主要要区区分分轴轴力力较较小小和和较

33、较大大两两种种情情况况。当当它它的的轴轴力力较较小小时时，受受剪剪承承载载力力可可不不计计轴轴力力的的影影响响；但但当当轴轴力力较较大大时时，必必须须计计入入轴轴力力的的影影响响。8.2.78.2.7条条对对消消能能梁梁段段的受剪承载力规定如下的受剪承载力规定如下:2021/9/1837当 时 或 ，取较小值当 时 或 ，取较小值式中，系数取0.9。2021/9/1838中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋147.2.57.2.5消能梁段的构造要求消能梁段的构造要求消消能能梁梁段段的的钢钢材材屈屈服服强强度度不不应应大大于于345345MPaMPa，因因屈屈服服强强度度太太高高将将降

34、降低低钢钢材材延延性性，不不能能保保证证屈屈服服。对对板板件件宽宽厚厚比比也也作作了了较较严严格格规规定定，翼翼缘缘外外伸伸部部分分宽宽厚厚比比一一律律不不得得大大于于9 9，以以保保证证梁梁段段屈屈服服时时的的稳稳定定。而而且且腹腹板板上上不不得得贴贴焊焊补补强强板板，不不得得开开洞洞(图图8.5.3)8.5.3)。至至于于偏偏心心支支撑撑框框架架的的中中的的支支撑撑斜斜杆杆，因因为为保保持持弹弹性性，它它对对长长细细比比和和板板件件宽宽厚厚比比要要求求不不高高，符合钢结构设计规范的要求就行。符合钢结构设计规范的要求就行。2021/9/18392021/9/1840中国建筑标准设计研究所一、

35、多层和高层钢结构房屋158 8主要构造规定主要构造规定8.1 8.1 构件长细比构件长细比8.3.18.3.1条条规规定定,对对超超过过1212层层的的钢钢框框架架柱柱长长细细比比限限值值，6 6、7 7、8 8、9 9度度分分别别为为120120、8080、6060、6060。对对不不超超过过1212层层的的,6,68 8度度时时不不应应大大于于120,9120,9度度时时不不应应大大于于100.100.抗抗震震规规范范把把框框架架柱柱的的最最大大长长细细比比列列为为强强制制性性条条款款。框框架柱的抗震设计还包括应满足强柱弱梁要求。架柱的抗震设计还包括应满足强柱弱梁要求。对对抗抗震震钢钢结结

36、构构低低碳碳钢钢中中心心支支撑撑，抗抗震震规规范范规规定定在在6 6、7 7、8 8、9 9度度时时分分别别取取中中心心支支撑撑最最大大长长细细比比为为120120、120120、8080、4040，与高钢规程的规定相同。，与高钢规程的规定相同。2021/9/1841板件板件6 6度度7 7度度8 8度度9 9度度柱柱工字形柱翼缘外伸部分工字形柱翼缘外伸部分13(11)13(11)11(11)11(11)10(10)10(10)9(10)9(10)工字形柱腹板工字形柱腹板43(43)43(43)43(43)43(43)43(43)43(43)43(43)43(43)箱形柱壁板箱形柱壁板39(3

37、7)39(37)37(37)37(37)35(33)35(33)33(33)33(33)梁梁工字形梁和箱形梁翼缘工字形梁和箱形梁翼缘外伸部分外伸部分11(11)11(11)10(9)10(9)9(9)9(9)9(9)9(9)箱形梁翼缘在两腹板间箱形梁翼缘在两腹板间的部分的部分36(36)36(36)32(30)32(30)30(30)30(30)30(30)30(30)工字形梁和箱形梁腹板工字形梁和箱形梁腹板85-85-120N/Af120N/Af(85-(85-120N/Af120N/Af)80-80-110N/Af110N/Af(72-(72-100N/Af100N/Af)72-72-10

38、0N/Af100N/Af(72-(72-100N/Af100N/Af)85-85-120N/Af120N/Af(72-(72-100N/Af100N/Af)8.2 8.2 构件板件宽厚比构件板件宽厚比2021/9/1842中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋168.3 8.3 节点设计节点设计本本章章的的节节点点设设计计与与高高钢钢规规程程 相相比比,是是修修改改较较多多的的一一部部分分。一一方方面面，是是因因为为19941994年年北北岭岭地地震震和和19951995年年阪阪神神地地震震使使焊焊接接钢钢框框架架节节点点遭遭受受严严重重破破坏坏，破破坏坏的的范范围围很很广广，涉涉及及

39、到到节节点点设设计计中中的的很很多多重重要要方方面面，需需要要借借鉴鉴他他们们的的经经验验，采采取取相相应应措措施施。另另一一方方面面，是是因因为为传传统统设设计计方方法法仅仅计计算算节节点点连连接接在在罕罕遇遇地地震震下下的的极极限限承承载载力力，不不作作弹弹性性阶阶段段下下连连接接的的抗抗震震计计算算，且且计计算算方方法法存存在在不不安安全全因因素素，美美、日日等等国国都都是是如如此此。我我们们以以前前沿沿用用国国际际上上的的做做法法，多多少认为罕遇地震都能经受，小震更没有问题了。少认为罕遇地震都能经受，小震更没有问题了。2021/9/1843现现在在注注意意到到，罕罕遇遇地地震震不不坏坏

40、的的连连接接按按弹弹性性阶阶段段的的内内力力设设计计不不一一定定没没有有问问题题，原原因因是是两两个个阶阶段段的的要要求求不不同同。例例如如，高高强强度度螺螺栓栓在在弹弹性性阶阶段段要要求求磨磨擦擦面面不不滑滑动动，而而在在罕罕遇遇地地震震下下要要求求螺螺栓栓不不剪剪断断。焊焊缝缝在在弹弹性性阶阶段段要要求求应应力力不不大大于于强强度度设设计计值值，而而在在罕罕遇遇地地震震下下不不断断裂裂就就行行。考考虑虑到到在在弹弹性性阶阶段段高高强强度度螺螺栓栓出出现现滑滑移移不不符符合合钢钢结结构构设设计计规规定定，而而按按以以往往规规定定梁梁端端螺螺栓栓计计算算方方法法与与实实际际情情况况相相差差太太

41、大大，得得出出的的螺螺栓栓数数往往往往太太少少，成成为为不不安安全全因因素素，故故此此作了修改。作了修改。2021/9/1844中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋178.3.1 8.3.1 美美、日日大大震震后后框框架架梁梁柱柱连连接接节节点点设设计计的的改改进进(1)(1)震害情况。震害情况。(2)(2)对节点破坏原因的分析对节点破坏原因的分析焊缝金属冲击韧性低；焊缝金属冲击韧性低；焊焊缝缝存存在在缺缺陷陷，特特别别是是下下翼翼缘缘梁梁端端现现场场焊焊缝缝中中部部，因腹板妨碍焊接和检查，出现不连续；因腹板妨碍焊接和检查，出现不连续；梁梁翼翼缘缘端端部部全全熔熔透透坡坡口口焊焊的的

42、衬衬板板边边缘缘形形成成人人工工缝缝，在竖向力作用下扩大；在竖向力作用下扩大；2021/9/1845梁梁端端焊焊缝缝通通过过孔孔边边缘缘出出现现应应力力集集中中，引引发发裂裂缝缝，向向平材扩展；平材扩展；裂裂缝缝主主要要出出现现在在下下翼翼缘缘，是是因因为为梁梁上上翼翼缘缘有有楼楼板板加加强，且上翼缘焊缝无腹板妨碍施焊。强，且上翼缘焊缝无腹板妨碍施焊。此此外外，还还有有一一些些其其它它原原因因，如如美美国国认认为为现现在在采采用用的的构构造造，梁梁端端出出现现三三轴轴应应力力状状态态，不不能能形形成成塑塑性性铰铰，日日本本则则未未提提出出这这种种看看法法；美美国国钢钢材材实实际际屈屈服服点点过

43、过高高，使使连连接接的的实实际际承承载载力力偏偏低低；节节点点域域较较弱弱，影影响响腹腹板板连连接接承承载载力力的的发发挥挥，导导致致翼翼缘缘连连接接超超载载，也也是是原原因因之一。之一。2021/9/1846中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋18(3)两国的构造差异两国的构造差异两两国国梁梁-柱柱节节点点构构造造虽虽大大同同小小异异，但但仍仍有有若若干干差差异异,如：如：美国惯常采用工字形柱美国惯常采用工字形柱,日本主要采用箱形柱；日本主要采用箱形柱；美美国国在在梁梁翼翼缘缘对对应应位位置置的的柱柱加加劲劲肋肋厚厚度度按按传传递递设设计计内内力力的的需需要要确确定定,一一般般为为

44、梁梁翼翼缘缘厚厚度度之之半半,并并认认为为节节点点域域弱弱一一点点，有有利利于于调调整整地地震震内内力力；而而日日本本取取梁梁翼翼缘缘厚厚度度加加一一个个等等级级,认认为为在在这这里里多多用用一一点点钢钢材是值得的。材是值得的。2021/9/1847螺螺栓栓数数量量来来加加强强；以以上上构构造造差差异异特特别别是是前前3 3项项，与破坏情况有明显关系。与破坏情况有明显关系。两两国国梁梁端端腹腹板板焊焊缝缝通通过过孔孔形形状状不不同同，它它与与焊焊接是否方便以及受力性能有一定关系。接是否方便以及受力性能有一定关系。美美国国对对梁梁腹腹板板与与连连接接板板的的连连接接的的抗抗剪剪用用焊焊缝缝加加强

45、强,日日本本规规定定腹腹板板螺螺栓栓不不少少于于2 23 3列列，用用增增加加2021/9/1848中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋19(4)(4)美、日的改进措施美、日的改进措施震震后后，在在节节点点构构造造方方面面，日日本本对对改改进进了了梁梁端端的的焊焊缝缝通通过过孔孔构构造造，以以便便减减小小应应力力集集中中和和破破坏坏，在在19961996年年就就发发表表了了新新工工法法。美美国国作作了了试试验验研研究究，认认为为现现行行节节点点构构造造大大震震时时不不能能在在梁梁端端出出现现塑塑性性铰铰，采采取取了了将将塑塑性性铰铰外外移移的的措措施施。推推荐荐的的典典型型构构造造是

46、是将将梁梁翼翼缘缘局局部部削削弱弱的的所所谓谓骨骨式式连连接接（dog-bonedog-bone）。这这种种连连接接是是台台湾湾早早此此时时侯侯提提出的，现在台湾也采用。出的，现在台湾也采用。2021/9/18492021/9/1850在在消消除除梁梁下下翼翼缘缘焊焊缝缝焊焊接接衬衬板板边边缘缘的的人人工工缝缝方方面面，两两国国都都很很重重视视。日日本本规规定定了了衬衬板板在在不不同同情情况况下下的的形形式式和和焊焊接接要要求求。美美国国对对下下翼翼缘缘采采用用焊焊后后切切除除衬衬板板，清清根根补补作作焊焊根根的的方方法法，认认为为这这样样还还可可消消除除焊焊缝缝缺缺陷陷。为为了了节节省省费费

47、用用，对对上上翼翼缘缘焊缝采取保留衬板焊接边缘的方法。焊缝采取保留衬板焊接边缘的方法。对节点域，美国提出了加强的想法。对节点域，美国提出了加强的想法。2021/9/1851中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋20(5)(5)我国采取的对策我国采取的对策抗抗震震规规范范8.3.48.3.4条条2 2款款规规定定,梁梁翼翼缘缘与与柱柱翼翼缘缘间间的的全全熔熔透透焊焊缝缝,“8,“8度度乙乙类类焊焊缝缝和和9 9度度时时,应应检检验验V V形形切切口口的的冲冲击击韧韧性性,其其恰恰帕帕冲冲击击值值在在-20-20时时不不低低于于27J”27J”。在在构构造造改改进进方方面面，总总体体上上参

48、参考考了了日日本本的的规规定定，一般情况不采用将塑性铰外移的方法。一般情况不采用将塑性铰外移的方法。2021/9/1852结结合合我我国国国国情情，8.3.48.3.4条条3 3款款规规定定:柱柱在在梁梁对对应应位位置置应应设设置置横横向向加加劲劲肋肋,且且加加劲劲肋肋厚厚度度不不应应小小于于梁梁翼缘厚度。翼缘厚度。8.3.48.3.4条条3 3款款规规定定:”:”当当梁梁翼翼缘缘的的塑塑性性截截面面模模量量小小于于梁梁全全 截截面面塑塑性性截截面面模模量量的的70%70%时时,梁梁腹腹板板与与柱柱的的连连接接螺螺栓栓不不得得少少于于二二列列;当当计计算算仅仅需需一一列列时时,应应布布置置二二

49、列列,且且此此时时螺螺栓栓总总数数不不得得少少于于计计算算数数的的1.51.5倍倍”。除除采采取取了了上上述述规规定定外外，还还补补充充规规定定了了腹腹板板抗抗剪剪连连接接不不得得小小于于腹腹板板的的屈屈服服受受剪剪承承载载力力，即此时要求且即此时要求且2021/9/1853中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋21焊焊缝缝通通过过孔孔的的改改进进，主主要要参参考考了了日日本本9696年年公公布布的的钢钢结结构构工工程程技技术术指指针针工工场场制制作作篇篇中中的的 新新技技术术和和新新工工法法，选选取取了了一一种开口较小的构造种开口较小的构造(详见图详见图8.3.4-1)8.3.4-1

50、)。2021/9/1854中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋22 8.3.48.3.4条条5 5款款列列入入了了梁梁-柱柱刚刚性性连连接接也也可可采采用用带带悬悬臂臂梁梁段段,悬悬臂臂梁梁段段的的翼翼缘缘和和腹腹板板与与柱柱应应预预先先分分别别用用全全熔熔透透焊焊缝缝和和角角焊焊缝缝连连接接,梁梁的的现现场场拼拼接接可可采采用用翼翼缘缘焊焊接接腹腹板板栓栓接接(图图8.3.4-2(a)8.3.4-2(a)或或全全部部螺螺栓栓连连接接(b)(b)。这这种种连连接接方方式式，日日本本应应用用较较多多，国国内内在在多多项项工工程程应应用用过过，研研究究表表明明，肯肯有有较较好好的的抗抗震