結(jié)構(gòu)抗震計算PPT

1、結(jié)構(gòu)抗震計算教學要求： （1）結(jié)構(gòu)抗震計算的基本原理、基本概念和 基本方法；（2）單質(zhì)點彈性體系和多質(zhì)點彈性體系的動 力方程并求解；（3）分析水平地震作用和豎向地震作用的特 點和計算方法；（4）抗震規(guī)范設計反應譜及其應用。（5）建立截面抗震計算和抗震變形驗算的方 法和計算公式。2-1 計算原則 抗震計算包括： （1）地震作用計算； （2）結(jié)構(gòu)抗震驗算 。計算步驟 （1）計算結(jié)構(gòu)地震作用； （2）計算結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的地震作用效應； （3）與其他荷載進行組合； （4）驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、變形（小震 不壞、中震可修、大震不倒 ）。其中: (1)地震作用的計算:彈性反應譜理論； (2)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析:線彈

2、性理論； (3)結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震驗算:各種靜力 設計規(guī)范方法和基本指標; (4)脆性結(jié)構(gòu)（無筋砌體）：抗震構(gòu)造措 施上加強； (5)延性結(jié)構(gòu)（易倒塌結(jié)構(gòu)）：薄弱層彈 塑性變形驗算。 一 、各類建筑結(jié)構(gòu)的地震作用 （1）建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算，不耦聯(lián)；（2）有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，角度15時，分別計算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用；（3）質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，計入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；（4）8度和9度時的大跨度結(jié)構(gòu)(跨度24米的屋架)、長懸臂結(jié)構(gòu)(1.5以上的懸挑陽臺等)，9度時的高層建筑，應計算豎向地震作用。二 、各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算 基本

3、方法:底部剪力法、振型分解 反應譜法； 補充方法:時程分析法。規(guī)范規(guī)定的以下三種方法：(1)高度40米的，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，宜采用底部剪力法； (2)除1外 振型分解反應譜法； (3)特別不規(guī)則building(平面、豎向不規(guī)則，有表)、甲類建筑和規(guī)范所列高度范圍的高層建筑 時程分析法進行補充計算；按場地類別選取2條以上實際強震記錄曲線和1條人工模擬波。(4) 罕遇地震下結(jié)構(gòu)的變形，采用簡化的彈塑性分析方法或彈塑性時程分析法； (5)采用隔震和消能減震設計的建筑結(jié)構(gòu)，應采用第四章的方法進行計算 。三、地基與結(jié)構(gòu)相互作用的影響地基與結(jié)構(gòu)的相

4、互作用表現(xiàn)在兩個方面：(1)結(jié)構(gòu)對地基的反饋作用 放大了接近結(jié) 構(gòu)自振頻率的分量，導致 削減；(2)地基變形改變結(jié)構(gòu)的振動特性：周期增 大，阻尼增大，位移增大，結(jié)構(gòu)所受的 地震作用下降。相互作用的影響范圍 （1）上部結(jié)構(gòu)剛度較大，而地基剛度相對較小，非常顯著； （2）上部結(jié)構(gòu)剛度較小，而地基剛度相對較大，相互作用趨于消失。 H/B1.4Tg的建筑，取頂部附加水平地震作用 作為集中的水平力加在結(jié)構(gòu)的頂部來加以修正。式(2-85)改寫成：上式表明：總的FEk不變，頂部分擔了 ，還剩 由各層分擔；當考慮了頂部附加水平地震作用時，結(jié)構(gòu)頂部的水平地震作用式(2-87)+式(2-88)(2-87)(2-8

5、8)規(guī)范規(guī)定：房屋頂部有突出小屋時地震作用計算，屋頂處的地震作用效應3倍，但增大的2倍不往下傳遞；對于T11.4Tg的建筑并有突出小屋時，按式(2-87)計算的頂部附加水平地震作用應位于主體房屋的頂部，而不應置于局部突出小屋的屋頂處。例題2-5.試用底部剪力法求例2-4中三層框架的層間地震剪力。已知結(jié)構(gòu)基本自振周期 其他結(jié)構(gòu)參數(shù)、地震參數(shù)和場地類別與例2-4相同。解.（1）計算結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值 （2）計算水平地震影響系數(shù) 由例2-4得， 因 , 時， ， ，則有： （3）用式（2-120）計算結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標準值 （4）計算各層的水平地震作用標準值（5）用式（2-129）計算各層

6、層間剪力 圖2-22 樓層水平地震剪力計算圖(a)樓層水平地震作用；(b)樓層地震剪力2-7結(jié)構(gòu)豎向地震作用 震害現(xiàn)象表明, 高烈度區(qū)的豎向地震地面運動相當可觀，此外，與結(jié)構(gòu)形式也有關。規(guī)范規(guī)定：8、9度大跨度結(jié)構(gòu)、長懸臂結(jié)構(gòu)、煙筒和類似的高聳結(jié)構(gòu)，9度時高層建筑應考慮豎向作用。2-7結(jié)構(gòu)豎向地震作用各國規(guī)范對豎向地震作用的計算方法：靜力法，取結(jié)構(gòu)或構(gòu)件重量的百分數(shù)作為豎向地震作用，考慮上、下兩個方向；反應譜方法 ；豎向地震作用為水平地震作用的百分數(shù)。 我國規(guī)范按結(jié)構(gòu)類型規(guī)定了以下三種方法 ：一.高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)的豎向地震作用 反應譜形狀采用水平地震， （地震影響系數(shù)）； 豎向地震作用標準值

7、: 第一振型主要，結(jié)構(gòu)豎向自振周期0.10.2s, 處在 的范圍內(nèi)。 結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標準值：（8-89）重力荷載代表值的75%。 質(zhì)點的i豎向地震作用標準值： （8-90）樓層各構(gòu)件的豎向地震作用效應，可按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配。豎向地震地震作用的計算步驟：式(2-89)計算 ，即豎向地震產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)底部軸向力；式(2-90)計算 ，實際是按倒三角分布；各樓層的軸向力：將 按該層各豎向構(gòu)件（柱、墻等）所承受的重力荷載代表值的比例分配到各豎向構(gòu)件，并x增大系數(shù)1.5。(2-91)二.平板網(wǎng)架屋蓋和大跨度屋架結(jié)構(gòu)的豎向地震作用計算 令：第i桿件的豎向地震作用的內(nèi)力；第i桿件重力荷載

8、作用下的內(nèi)力。 大量實例證明： 相差不大，可取 ； 與設防烈度和場地類別有關(2-92)規(guī)范規(guī)定：平板網(wǎng)架和跨度大于24m的屋架的豎向地震作用標準值為：豎向地震作用系數(shù)，按規(guī)范采用。三.長懸臂和其他大跨結(jié)構(gòu)的 設計基本地震加速度為0.30g時，可取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的15。 (2-93)(2-94)2-8結(jié)構(gòu)抗震驗算 抗震設防兩階段設計步驟的第一階段做到“小震不壞”，以多遇地震的水平地震作用標準值，用線彈性理論求出結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應，再與其他荷載效應組合 得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合設計值進行驗算。 因此，結(jié)構(gòu)抗震驗算分為截面抗震驗算和結(jié)構(gòu)抗震變形驗算兩部分。 第二階段設計，罕遇地震下驗算

9、結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。一、截面抗震驗算1.地震作用效應和其他荷載效應的基本組合其中：結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設計值； 重力荷載分項系數(shù) 1.2或1.0；分別為水平、豎向地震作用分項系數(shù) ；風荷載分項系數(shù) ；(2-95)總力荷載代表值的效應 ；水平、豎向地震作用標準值的效應 ，尚應相應的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)，按具體的規(guī)定；風荷載標準值的效應 ；風荷載組合值系數(shù)，一般結(jié)構(gòu)0.0，風荷載起控制作用時0.2。 2.截面抗震驗算 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設計值； 式中：承載力抗震調(diào)整系數(shù) ，按表。3.有關系數(shù)的確定(2-96)地震作用分項系數(shù)的確定 眾值烈度下的地震作用，應視為可變作用而不是偶然作用。這樣，根據(jù)中確定直接作用

10、（荷載）分項系數(shù)的方法，規(guī)范對水平地震作用： ；豎向地震作用： ；二者同時考慮時，根據(jù)加速度峰值記錄和反應譜分析，二者組合比為1:0.4，故：抗震驗算中作用組合值系數(shù)的確定 規(guī)范在計算地震作用時，已考慮了地震作用與各種重力荷載（恒載、活載、雪載等）的組合問題，在表中規(guī)定了一組組合值系數(shù)，形成了抗震設計的重力荷載代表值 規(guī)范規(guī)定在驗算和計算地震作用時（除吊車懸吊重力外），對重力荷載均采用相同的組合值系數(shù)，為了簡化計算 式(2-95)中僅出現(xiàn)風荷載的組合值系數(shù)，并按建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準的方法，對于一般結(jié)構(gòu)取0.0，高層建筑取0.2。 關于重要性系數(shù) 有關規(guī)范的結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面承載力驗算公式 (

11、為結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù))，而式(2-96)中沒有。 這是因為：根據(jù)地震作用的特點、抗震設計的現(xiàn)狀、以及抗震重要性分類與標準中安全等級的差異,重要性系數(shù)對抗震設計的實際意義不大,抗震規(guī)范對建筑重要性的處理仍采用抗震措施的改變來實現(xiàn)。 承載力調(diào)整系數(shù) 現(xiàn)階段大部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震驗算時,采用了各有關規(guī)范的承載力設計值R 抗震設計的抗力分項系數(shù),就相應的變?yōu)槌休d力設計值的抗震調(diào)整系數(shù) ，即或 從數(shù)值上看， 取值范圍為0.751.0，其實質(zhì)含義是提高構(gòu)件的承載力設計值R。當僅計算豎向地震作用時，各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力抗震調(diào)整系數(shù)均宜采用1.0。二.抗震變形驗算 包括多遇、罕遇地震作用下的變形驗算兩個部分。

12、 1.多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的抗震變形驗算 目的：為避免建筑物的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞 使其最大層間彈性位移小于 規(guī)定的限值。 步驟：(1)確定地震作用；(2)線彈性理論求結(jié)構(gòu)的層間位移；(3)驗算： 其中： 多遇地震作用標準值產(chǎn)生 的層間彈性位移； 層高； 層間彈性位移角限值，按 表采用。 分析式(2-97)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件必然處于彈性階段, 驗證實質(zhì)是控制建筑物非結(jié)構(gòu)部件的損壞程度， 減少震后的修復費用。2.罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的抗震變形驗算 目的：防止薄弱樓層(部位)彈塑性變形過大而倒塌,必須對延性結(jié)構(gòu)，如框架、高層建筑進行彈塑性變形驗算。 規(guī)范規(guī)定：對于不超過12層且剛度無突變的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、單層鋼

13、筋混凝土柱廠房可采用簡化方法； 其它建筑結(jié)構(gòu)可采用靜力彈塑性分析方法或彈塑性時程分析法。 鋼筋混凝土層間剪切型結(jié)構(gòu)彈塑性變形的一般規(guī)律 在側(cè)向力作用下水平位移曲線呈剪切型在一定條件下，層間彈塑性位移層間彈性位移增大系數(shù) ； 對結(jié)構(gòu)彈塑性變形具有重大影響：樓層屈服強度系數(shù)；按構(gòu)件實際配筋和材料強度標準值計算的樓層受剪承載力； 罕遇地震作用下樓層彈性地震剪力 。（2-98）經(jīng)統(tǒng)計分析得出以下規(guī)律：結(jié)構(gòu)層間彈塑性變形，有明顯的不均勻性，即存在結(jié)構(gòu)抗震的薄弱樓層。結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量以及 沿高度分布均勻時，層間的彈塑性變形仍然不均勻。因為地震是動荷載，各層彈性反應不可能同時達到最大值 各樓層不會同時屈服，而

14、且有樓層先屈服，會造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，在屈服樓層產(chǎn)生塑性變形集中；K和 沿H分布均勻的結(jié)構(gòu)，薄弱層可取底層，而且彈塑性位移增大系數(shù)的值穩(wěn)定，僅與建筑總層數(shù)和底層的 有關； 不均勻的結(jié)構(gòu)，薄弱層在 的那一層， 與總層數(shù)和該層的 有關。 當各樓層的屈服強度系數(shù) 均大于0.5 結(jié)構(gòu)就不存在塑性變形明顯集中的薄弱樓層，而無需進行驗算。 罕遇地震下薄弱樓層彈塑性變形驗算的 簡化方法 步驟： 按式（2-98） ： 當 均0.5時，該結(jié)構(gòu)不存在薄弱層。只需驗算多遇地震下的變形； 結(jié)構(gòu)薄弱樓層（部位）位置的確定： 均勻時 底層； 不均勻時 和 相對較小處，一般不超過23處；單層廠房可取上柱。 薄弱樓層層間彈塑

15、性位移的計算或：罕遇地震作用下按彈性分析的層間位移； 層間屈服位移； 樓層延性系數(shù)； 彈塑性位移增大系數(shù)，查表3-15彈塑性層間位移； （2-99）（2-100）結(jié)構(gòu)薄弱樓層（部位）層間彈塑性位移符合下式：彈塑性層間位移角限值，查表； h薄弱層層高或單層廠的上柱。 （2-101）34 鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設計一 、鋼結(jié)構(gòu)房屋的震害 在地震作用下極少整體倒塌，但常發(fā)生局部破壞；如梁、柱的局部失穩(wěn)與整體失穩(wěn)，交叉支撐的破壞，結(jié)點的破壞等。 圖3-4-1 圓鋼支撐的破壞 圖3-4-2 支撐桿失穩(wěn) 圖3-4-3 角鋼支撐連接破壞 二、高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設計 1、高層鋼結(jié)構(gòu)體系 ： (1)純框架體系:平面布置

16、及窗戶開設等有 較大的靈活性，其抗側(cè)力能力依靠梁柱構(gòu)件及其節(jié)點承載力與延性，故節(jié)點必須做成剛接， 節(jié)點制作的復雜化 。 (2)框架一支撐體系：為提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，經(jīng)濟的辦法是在框架的一部分開間中設置支撐，它與梁、柱組成一豎向的支撐桁架體系，它們通過樓板體系可以與無支撐框架共同抵抗側(cè)力，以減小側(cè)向位移。支撐布置的位置：端框架中、電梯井周圍等處； 支撐的形式：圖3-4-8及圖3-4-9常采用。圖3-4-8 支撐架腹桿形式圖3-4-9常用支撐布置形式 支撐桁架腹桿的形式： 交叉式和K式(圖3-4-8) 華倫式(圖3-4-9b) 偏心支撐(圖3-4-10):e段是梁上的薄弱部位，可以避免支撐的屈曲，

17、具有較大的延性 圖3-4-10 偏心支撐 (3) 框架一剪力墻板體系 在鋼框架中嵌入剪力墻板（可用鋼板或鋼砼板）。墻板對提高框架結(jié)構(gòu)的承載能力和剛度，以及在吸能方面均有重要作用。 普通整塊鋼砼墻板初期剛度過高，地震時它們將發(fā)生脆性破壞 因此提出延性剪力墻板，如帶豎縫的剪力墻板（圖3-4-12）。圖3-4-12 帶豎縫的鋼筋混凝土剪力墻 (4) 筒體體系 超高層建筑是一種經(jīng)濟有效的結(jié)構(gòu)形式，它既能滿足結(jié)構(gòu)剛度的要求又能形成較大的使用空間。 圖3-4-13 筒體體系 2、高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設計：兩階段設計：多遇地震作用下的彈性分析，驗算構(gòu)件的承載力和穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)的層間位移；罕遇地震作用下的彈塑性分析

18、，驗算結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移和層間側(cè)移延性比。（1）地震作用計算 1）結(jié)構(gòu)自振周期： 頂點位移法：(3-4-1) (3-4-2) (3-4-3) 在初步設計時，基本周期可按下列經(jīng)驗公式 (3-74) 式中：n為建筑物層數(shù)（不包括地下部分及屋 頂塔屋） 2）設計反應譜：高層鋼結(jié)構(gòu)在彈性階段的 為0.02，小于一般結(jié)構(gòu)的 為0.05，其地震 比 時提高約34，故抗震設計時 應為規(guī)范表中 的1.34倍。高層鋼結(jié)構(gòu)在彈塑性階段的 可采用0.05 3）底部剪力 底部剪力法計算水平地震作用同其它結(jié)構(gòu)不同之處：頂層附加水平集中力系數(shù)當結(jié)構(gòu)高度在40m以下時，可采用“規(guī)范”中的方法但對于高層鋼結(jié)構(gòu)：n0.15時，取n

19、0.15 限制：采用底部剪力法計算時，其高度應不超過60m 且結(jié)構(gòu)的平面及豎向布置應較規(guī)則。(3-75) 4）雙向地震作用 高層鋼結(jié)構(gòu)高度較大，對設計要求應較嚴，對于設防烈度較高的重要建筑，當其平面明顯不規(guī)則時，應考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應進行抗震計算。 根據(jù)強震觀測記錄的統(tǒng)計分析，二個方向水平地震加速度的最大值之比約為1：0.85，最大值不一定發(fā)生在同一時刻，因此規(guī)范采用平方和開方計算二個方向地震作用效應的組合。 或 Sx和 Sy分別為單向水平地震作用的扭轉(zhuǎn)效應（2）地震作用下內(nèi)力與位移計算 1）多遇地震作用下： 采用彈性方法計算其地震作用效應 ，并計入重力二階效應。根據(jù)不同情況，可采

20、用底部剪力法、反應譜振型分解法以及時程分析法等方法。 在預估桿件截面時：框架結(jié)構(gòu)采用D值法進行簡化框架支撐結(jié)構(gòu)可簡化為平面抗側(cè)力體系。 2）罕遇地震作用 采用時程分析法進行彈塑性時程分析。 不超過20層且層剛度無突變的鋼框架結(jié)構(gòu)和支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，可采用：即：或： ： 屈服強度系數(shù) （3）構(gòu)件設計 1）內(nèi)力組合： 抗震設計中，一般建筑結(jié)構(gòu)可不考慮風荷載及豎向地震的作用，但對于高度大于60m的高層建筑須考慮風荷載的作用，在9度區(qū)時尚須考慮豎向地震的作用。 (3-76) 2）設計原則： 框架梁、柱截面按彈性設計，設計時應考慮到在罕遇地震作用下框架將轉(zhuǎn)入塑性工作，必須保證這一階段的延性，使其不致倒塌。

21、a)特別要注意防止梁、柱發(fā)生整體和局部失 穩(wěn)，故梁、柱板件的寬厚比應不超過其在塑 性設計時的限值。b)應將框架設計成強柱弱梁體系。c)要考慮到塑性鉸出現(xiàn)在柱端的可能性而采取 措施，以保證其承載力。（4）側(cè)移控制 目的：(1)小震下（彈性階段）由于層間變形過大而造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞 ，限值1/300(2)大震下（彈塑性階段）造成結(jié)構(gòu)的倒塌，限值1/50采取的措施：減少梁的變形，但必須注意，一旦增加梁的承載力，塑性鉸可能由梁上轉(zhuǎn)移至柱上；減少節(jié)點區(qū)的變形，改用腹板較厚的重型柱或局部加固節(jié)點區(qū)來達到；增加柱子數(shù)量； 三、鋼構(gòu)件與連結(jié)的性能及其抗震 設計 梁、柱、支撐構(gòu)件及其節(jié)點的合理設計，包括以下方

22、面：、對于會形成塑性鉸的截面，應避免其在未達到塑性彎矩時發(fā)生局部失穩(wěn)或破壞，同時塑性鉸應具有足夠的轉(zhuǎn)動能力，以保證體系能形成塑性倒塌機構(gòu)；、避免梁、柱構(gòu)件在塑性鉸之間發(fā)生局部失穩(wěn)或整體失穩(wěn)；、構(gòu)件之間的連接要設計成能傳遞剪力與彎矩、并能允許框架構(gòu)件充分發(fā)揮塑性性能的形式。 1、鋼梁的抗震設計破壞形式：側(cè)向整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn) 鋼梁在反復荷載下的極限荷載比單調(diào)荷載小，但樓板的約束作用又將使其承載力有明顯提高 鋼梁承載力計算與一般靜力荷載作用下的鋼梁相同，計算時取截面塑性發(fā)展系數(shù) ，承載力抗震調(diào)整系數(shù) 。 為使梁在塑性鉸轉(zhuǎn)動過程中始終保持極限抗彎能力 避免板件的局部失穩(wěn)及構(gòu)件的側(cè)向扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。板件的局

23、部失穩(wěn)：限制板件的寬厚比，查下表 板件6度7度8度9度工字形梁和箱形梁翼緣外伸部分 111099箱形梁翼緣在兩腹板間的部分 36323030工字形梁和箱形梁腹板 85120Nb/Af80-110 Nb/Af72-100 Nb/Af72-100 Nb/Af表3-4-1 框架梁板件寬厚比限值 構(gòu)件的側(cè)向扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)：除按一般要求設置側(cè)向支承外，尚應在塑性鉸處設側(cè)向支承:設防烈度7度時，在這兩支承點間彎矩作用平面外的構(gòu)件長細比y應符合下列要求： 時： 時： (3-77a) (3-77b) 其中：M 1：為塑性鉸相距為l1 的側(cè)向支撐點處的 彎距，當長度l1內(nèi)為同向曲率時，M 1/M p 為正，反向曲率時

24、，M 1/M p為負。 M p：M pWpxf 其中Wpx為對中性軸x的毛截 面抵抗矩 在罕遇地震下可能出現(xiàn)塑性鉸處，梁上、下翼緣均應設有支撐點。 2、鋼柱的抗震設計 （1）鋼柱的強度與延性：鋼柱的工作性能取決于下列因素： 柱兩端約束; 柱軸向壓力的大小; 柱的長細比; 截面尺寸; 抗扭剛度。研究表明： 柱的強度與延性隨著軸壓比的上升而下降； 相同軸壓比下，柱長細比愈大，其彎曲變形能力愈小，易失 穩(wěn)。 滿足下列直線公式可避免框架發(fā)生彈塑性整體失穩(wěn)：3號鋼 16Mn鋼 (3-78a) (3-78b) 式（3-78）可作為偏心受壓柱長細比和軸壓比的綜合限制公式。上述公式適用于0.15；當0.15時

25、，由于軸壓比對框架的彈塑性失穩(wěn)影響已較小，只需對柱的最大長細比加以限定，使其不超過150。 （2）鋼柱的抗震設計 柱的計算長度系數(shù)：純框架體系，可按鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中有側(cè)移時的值取用；對于有支撐或剪力墻體系，如層間位移不超過限值（1300層高），可取1.0。 為了實現(xiàn)“強柱弱梁”的設計原則，柱截面的塑性抵抗矩應滿足下列關系： 式中：Wpc、Wpb為交匯于節(jié)點的柱和梁的截面塑性抵抗矩； fyc 、fyb為柱和梁鋼材的屈服強度； aNAc為軸力N引起的柱平均軸向應力，其中N 按多遇地震作用的荷載組合計算；Ac為柱毛截面面積； 為強柱系數(shù)，6度類場地和7度時可取1.0，8度時取1.05，9度時取1.1

26、5。 (3-78) 軸壓比限值：軸壓比較大時，反復荷載下承載力的折減十分顯著，故其軸壓比不宜超過0.6。板件寬厚比的限值：保證塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力，應按表3-4-2來確定 表3-4-2 框架柱板件寬厚比限值 板件6度7度8度9度工字形柱翼緣外伸部分1311109工字形柱腹板43434343箱形柱壁板39373533注： 表列數(shù)值適用于Q235鋼，其他鋼號應乘以長細比限值： 對8度和9度抗震設防的結(jié)構(gòu)，其長細比限制在60 以下，7度時為80 ，6度時則為120 。 長細比與軸壓比均較大的柱，延性較小，需要滿足式（3-78）的要求。3、支撐構(gòu)件的抗震設計在反復荷載作用下的性能與長細比關系很大: 當支撐

27、構(gòu)件采用圓鋼或扁鋼時，極大，只能受拉而不能受壓 柔性支撐 當支撐構(gòu)件采用型鋼時，一般較小，能承受一定的壓力 剛性支撐 在水平荷載反復作用下，支撐桿件受壓失穩(wěn)后，其承載能力降低，剛度退化，吸能能力隨之降低。 （1）中心支撐構(gòu)件設計 200時，應考慮拉、壓兩桿的共同工作； 200時只起拉桿作用根據(jù)試驗，交叉支撐中拉桿內(nèi)力N t ：式中：V為支撐架節(jié)間的地震剪力； 為支撐斜桿的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)； c為壓桿卸載系數(shù); 為支撐斜桿與水平所成的角度。(3-79) 計算人字支撐和V形支撐的斜桿內(nèi)力時，因斜桿受壓屈曲后使橫梁產(chǎn)生較大變形，同時體系的抗剪能力發(fā)生較大退化，為提高斜撐的承載能力，其地震內(nèi)力應乘以增

28、大系數(shù)1.5。 支撐斜桿在多遇地震作用效應組合下的抗壓驗算，可按下式進行： (3-81) (3-82) (3-80)中心支撐的形式： 宜采用十字交叉體系、單斜桿體系和人字支撐（V形支撐）體系； 不宜采用K形斜桿體系 在地震作用下，受壓斜撐屈曲或受拉斜撐屈服引起較大的側(cè)向變形，易使柱首先破壞； 當采用只能受拉的單斜桿體系時，應同時設不同傾斜方向的兩組單斜桿，且每組中不同方向單斜桿的截面面積在水平方向的投影面積之差不得大于10%。支撐構(gòu)件的長細比限值：當按6、7度抗震設防時，不宜大于120 ，8度時不宜大于90 ，9度時不宜大于60 。 板件寬厚比限值見表3-4-3 表3-4-3 中心支撐構(gòu)件板件

29、寬厚比限值 板件6度7度8度9度翼緣外伸部分 9887工字形截面腹板 25232321箱形截面腹板23212119注：表列數(shù)值適用于Q235鋼，其他鋼號應乘以(2)偏心支撐體系設計 1）耗能梁段設計： 可通過調(diào)整耗能段的長度e，使該段梁的屈服先于支撐桿的失穩(wěn)。 設計中應使梁段發(fā)生剪切屈服型：梁腹板發(fā)生剪切屈服時，梁受剪段兩端所受的彎距尚未達到塑性彎距，這樣可發(fā)揮腹板優(yōu)良的剪切變形性能。適宜強震區(qū)。 否則為彎曲屈服型。一般當e符合下式時即為剪切屈服型：Ms、Vs為耗能梁段的塑性抗彎和抗剪承載力 (3-83) Wp為梁段截面塑性抵抗矩，fv0.58fy。當梁段長e=11.3Ms/Vs時，該梁段對偏

30、心支撐框架的承載力、剛度和耗能特別有效。(3-84) (3-85) 一般耗能梁段只需作抗剪承載力驗算，即使梁段的一端為柱時，雖然梁端彎矩較大，但由于彈性彎矩向梁段的另一端重分布，在剪力到達抗剪承載力之前，不會有嚴重的彎曲屈服。梁段的抗剪承載力可按下列驗算：當Nlb 0.15Albf 時，忽略軸向力的影響：(3-86) Nlb、Vlb分別為耗能梁段的軸力設計值和剪力設計值；Alb為耗能梁段的截面面積；f為耗能梁段鋼材的抗拉強度設計值；Vs為耗能梁段的受剪承載力，取下面兩式的較小值： (3-87a) (3-87b) 式（3-87a）：腹板屈服時的剪力，式（3-87b）：梁段兩端形成塑性鉸時的剪力

31、當Nlb 0.15Albf 時，由于軸向力的影響，要適當降低梁段的受剪承載力，以保證梁段具有穩(wěn)定的滯回性能：Vcs為耗能梁段考慮軸力影響的受剪承載力，按下式計算：（取小值） (3-88) (3-89a) (3-89b) 耗能梁段的構(gòu)造：其截面宜與同一跨內(nèi)框架梁相同，腹板應設置加勁肋，其間距不得超過30tw h0/5（tw為腹板厚度；h0為腹板計算高度）。 2)支撐斜桿及框架梁、柱設計：偏心支撐斜桿內(nèi)力，可按兩端鉸接計算，其強度按下式計算： (3-90) 為使偏心支撐框架僅在耗能梁段屈服，同時抗震規(guī)范考慮耗能梁段設置加勁肋會有1.5的實際有效超強系數(shù)，并根據(jù)各構(gòu)件的抗震調(diào)整系數(shù)RE規(guī)定：三者的內(nèi)

32、力設計值，應取耗能梁段達到受剪承載力時各自的內(nèi)力乘以增大系數(shù)。（系數(shù)按規(guī)范：一般1.41.6）對于偏心支撐斜桿的軸力設計值：對于設有偏心支撐框架柱的軸力設計值： 對于設有偏心支撐框架柱的彎矩設計值： 、 為在豎向荷載和水平荷載最不利組合作用下框架柱的軸力和彎矩 4、梁與柱的連接（1）梁與柱連接的工作性能： 常采用全部焊接或焊接與螺栓連接聯(lián)合使用。試驗表明：其強度由于應變硬化，均可超出計算值很多。如果設計與構(gòu)造合適，可以承受較強烈的反復荷載，具有很高的吸能能力。1）設計要求： 框架節(jié)點的抗震設計中，應考慮在距梁端或柱端1/10跨長或兩倍截面高度范圍內(nèi)構(gòu)件進入塑性區(qū)，設計時驗算：A.構(gòu)件塑性區(qū)的板

33、件寬厚比；B.受彎構(gòu)件塑性區(qū)側(cè)向支承點間的距離；C.節(jié)點連接的極限承載力。（2）梁與柱連接的抗震設計連接的計算將包括： 計算連接件（焊縫、高強螺栓等） 以便將梁的內(nèi)力傳遞至柱； 驗算柱在節(jié)點處的強度和剛度。2）梁柱連接強度驗算 梁能充分發(fā)揮其強度與延性 確定梁的抗彎、抗剪能力時應考慮鋼材強度的變異，也應考慮局部荷載的剪力效應 梁柱節(jié)點連接的承載能力應滿足下式要求： (3-91) 且(3-92) 系數(shù)1.2是考慮鋼材的實際屈服強度可能高于規(guī)定值而采用的修正系數(shù)?？辜粲嬎悴捎?.3，是再考慮跨中荷載的影響。 （3）節(jié)點域強度驗算梁柱節(jié)點域的破壞形式：、柱腹板在梁受壓翼緣的推壓下發(fā)生局部失穩(wěn)，或柱翼緣在梁受拉翼緣的拉力下發(fā)生過大的彎曲變形，導致柱腹板處連接焊縫的破壞，如圖3-4-27a所示；、當節(jié)點域存在很大的剪力時，該區(qū)域?qū)⑹芗羟蚴Х€(wěn)而破壞如圖3-4-27b