鋼結構抗震性能設計

1、第四章抗震性能設計4.2b綜述適用于鋼構件、鋼節(jié)點、鋼連接的幾種滯回模型和損傷指數(shù)。（重點闡述有關鋼結構的內容）答：(a)ShortBrace(b)IntermediateBrace反復荷載作用下軸心受力鋼構件滯回模型1、滯回模型（1）鋼構件的滯回模型a、軸心受力構件b、受彎構件反復荷載作用下受彎鋼構件的滯回模型C、鋼板If反復荷載作用下受彎鋼構件板的滯回模型2）鋼連接的幾種滯回模型線性模型非線性模型3）鋼節(jié)點的滯回性能模型捏攏模型反復荷載作用下受彎鋼節(jié)點的幾種滯回模型2、損傷指數(shù)綜述為了定量描述結構防止在地震中倒塌的安全度，提出了損傷指數(shù)的概念。對結構在其壽命周期內所能承受的地震破壞總量的預

2、測由損傷指數(shù)（DamageIndex）控制，而損傷指數(shù)由剛度、強度和延性確定。對于其中的延性而言，損傷指數(shù)分別從構件級別、樓層級別和整體結構級別代表了塑性鉸的塑性轉動能力。（1）構件損傷指數(shù)可以由所需塑性轉動能力和可提供的塑性主動能力之間的比值計算得出。I&dmra2）樓層損傷指數(shù)描述整個結構的損傷指數(shù)，包括地震作用下的結構整體性能。4.3c綜述屈曲約束支撐（無粘結支撐、防屈曲支撐）的特點、類型、設計要點以及國內外最新研究進展和工程應用現(xiàn)狀。答：1、特點在普通支撐外部設置套管，約束支撐的受壓屈曲，構成屈曲約束支撐。屈曲約束支撐僅芯板與其他構件連接，所受的荷載全部由芯板承擔，外套筒和填充材料僅約

3、束芯板受壓屈曲，使芯板在受拉和受壓下均能進入屈服，因而，屈曲約束支撐的滯回性能優(yōu)良。.屈曲約束支撐與普通支撐滯回性能對比優(yōu)點：（1）承載力與剛度分離普通支撐因需要考慮其自身的穩(wěn)定性，使截面和支撐剛度過大，從而導致結構的剛度過大，這就間接地造成地震力過大，形成了不可避免的惡性循環(huán)。選用防屈曲支撐，即可避免此類現(xiàn)象，在不增加結構剛度的情況下滿足結構對于承載力的要求。（2）承載力高抗震設計中，普通支撐和屈曲約束支撐的軸向承載力設計值為：-1十03壯金中：心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)上一支撐的截面面積；f一支撐材料強度設計值.*他一支撐的正則化長細比，心空壓2支提長細比，丸一材屈服強度；三一材彈性模量-中抗麗

4、設計中，屈曲約束支撐的軸向卓載力設計值再；中芯=0.9為血（1-25式中：厶一:勺乗屈服段的鋼材截面面積；/l.一板鋼材的屈脆強度標準優(yōu)a（3）延性與滯回性能好屈曲約束支撐在彈性階段工作時,就如同普通支撐可為結構提供很大的抗側剛度，可用于抵抗小震以及風荷載的作用。屈曲約束支撐在彈塑性階段工作時,變形能力強、滯回性能好，就如同一個性能優(yōu)良的耗能阻尼器，可用于結構抵御強烈地震作用。（4）保護主體結構屈曲約束支撐具有明確的屈服承載力，在大震下可起到保險絲的作用，用于保護主體結構在大震下不屈服或者不嚴重破壞，并且大震后，經核查，可以方便地更換損壞的支撐。（5）減小相鄰構件受力采用屈曲約束支撐，支撐受拉

5、與受壓承載力差異很小，可大大減小與支撐相鄰構件的內力（包括基礎），減小構件截面尺寸，降低結構造價。不足：在安裝屈曲約束支撐的部位，也少不了影響使用空間，影響采光和觀瞻。施工中，節(jié)點連接處理是個關鍵，也是個難點，處理不好可能導致屈曲約束支撐起不到耗能的作用。傳統(tǒng)屈曲約束支撐存在自重過大、構造復雜、某些部位容易出現(xiàn)應力集中的問題。各種不同類型的屈曲約束支撐都有各自的專利權，比如臺北縣政府大樓改造和美國鹽湖城Bennett聯(lián)邦大樓抗震加固工程均使用的是日本新日鐵公司的產品，均支付了很高的費用。屈曲約束支撐專利權的存在又在一定程度上制約了它更廣泛的使用。2、類型（1）承載型屈曲約束支撐：作為承載構件使

6、用，指通過引入屈曲約束機制來提高支撐構件的設計承載力，保證支撐在屈服前不會發(fā)生失穩(wěn)破壞，從而充分發(fā)揮鋼材強度，稱之為“承載型屈曲約束支撐”（2）耗能型屈曲約束支撐：作為耗能構件使用，指在彈性階段利用屈曲約束的原理來提高支撐的設計承載力，在彈塑性階段利用芯板鋼材的拉壓屈服滯回來耗能的消能減震結構構件，稱之為“耗能型屈曲約束支撐”（3）屈曲約束支撐型阻尼器：作為拉壓屈服型軟鋼阻尼器使用，一般控制在小震屈服，稱之為“屈曲約束支撐型阻尼器”3、設計要點屈曲約束支撐有三種承載力，即設計承載力、屈服承載力與極限承載力，在結構設計中適用于不同的情況。（1）設計承載力屈曲約束支撐的設計承載力是按下式計算得到的

7、：式中，A一屈曲約束支撐芯材截面面積：f一芯材強度設計值，按照下表確定：芯板鋼材強度設計值芯材型號/(N/mm2)BLY16025BLY223剛QJ95175Q235213屈服承載力屈服承載力用于結構的彈塑性分析，為屈曲約束支撐首次進入屈服的軸向力，是按下式計算得到的：式中，A一屈曲約束支撐芯材截面面積：fy芯材屈服強度，按照下表確定：芯板鋼材的屈服強度材料型號BLYI60ELY225Q95195Q235235極限承載力國家規(guī)范中規(guī)定的鋼材強度為下限，計算屈曲約束支撐極限承載力時應考慮鋼材的超強系數(shù)，且屈曲約束支撐的芯材在地震作用下拉壓屈服會產生應變強化效應，考慮應變強化后，支撐的最大承載力為

8、極限承載力，可按下式計算：式中，Ry芯板鋼材的超強系數(shù)，根據(jù)下表確定；w一應變強化調整系數(shù),根據(jù)下表確定；Nby一屈曲約束支撐屈服承載力。(4)外套筒抗彎剛度要求為保證承載型屈曲約束支撐在軸力作用下不發(fā)生整體失穩(wěn)，其套筒抗彎剛度應滿足下式要求：捕料型號耳1.142ABLY225L6Q1951.15Q2351.15或式中，I一屈曲約束支撐套筒的弱軸慣性矩；E一套筒鋼材彈性模量；1一支撐長度；Nby一承載型屈曲約束支撐的屈服承載力。為保證耗能型屈曲約束支撐在大震作用下不發(fā)生整體失穩(wěn)，其套筒抗彎剛度應滿足下式要求：或式中，I一屈曲約束支撐套筒的弱軸慣性矩；E一套筒鋼材彈性模量；1一支撐長度；Nbu耗

9、能型屈曲約束支撐的極限承載力。屈曲約束支撐型阻尼器的外套筒抗彎剛度要求可參考耗能型屈曲約束支撐。連接節(jié)點設計對于高強螺栓型連接節(jié)點，應保證與屈曲約束支撐相連節(jié)點在地震作用下不發(fā)生滑移，其連接高強度摩擦型螺栓的數(shù)量珂可由下式確定：式中，nf傳力摩擦面數(shù)目；m摩擦面的抗滑移系數(shù)；P每個高強螺栓的預拉力；N連接節(jié)點設計用屈曲約束支撐承載力代表值，對承載型屈曲約束支C撐為屈服承載力Nb:對耗能型屈曲約束支撐和屈曲約束支撐型阻尼器為極限承by載力Nbu。摩擦面的抗滑移系數(shù)值連接處構杵的鋼號構件襲面的址理方袪Q195Q235Q345BLY160HLY225(丸)0.40045CJ5035每個高強度螺栓預拉

10、力P值(kN)式要求：對承載型:對于耗能型和阻尼器：%沁式中，Nby一承載型屈曲約束支撐的屈服承載力；Nbu一耗能型屈曲約束支撐的極限承載力。U當節(jié)點與支撐采用對接焊縫連接時，節(jié)點鋼材強度設計值應不低于屈曲約束與節(jié)點相連端鋼材的強度設計值。(6)小震驗算不同類型的屈曲約束支撐有不同的設計準則，對承載型屈曲約束支撐和耗能型屈曲約束支撐,在小震階段只要屈曲約束支撐在風載或小震作用下與其它靜力荷載的基本組合的最大軸力值(受拉或者受壓)小于屈曲約束支撐的設計承載力Nb,即滿足設計要求。式中，N屈曲約束支撐在風載或小震作用下與其它靜力荷載的基本組合的最大軸力值（受拉或者受壓）；Nb屈曲約束支撐的設計承載

11、力。對屈曲約束支撐型阻尼器，由于設計時在小震階段其芯板鋼材就已經進入屈服耗能；因此，設計時應控制在“小震屈服”（7）中震和大震驗算由于承載型屈曲約束支撐在抗震設計中的性能目標應達到“中震不屈服，大震不屈曲”因此，對承載型屈曲約束支撐應進行“中震不屈服”的設計，同時還應滿足大震下不屈曲的性能目標要求。耗能型屈曲約束支撐由于在中震和大震下其芯板要進入屈服,通過芯板的拉壓滯回來耗能；因此，此兩階段的驗算要采用彈塑性分析方法。目前的彈塑性分析方法主要有靜力彈塑性分析方法和動力彈塑性分析方法,耗能型屈曲約束支撐的滯回模型可選用如下圖所示的雙線性恢復力模型。屈曲約束支撐雙線性恢復力模型其中，Bb一屈曲約束

12、支撐屈服承載力；dy屈曲約束支撐初始塑性變形；byyk一屈曲約束支撐的剛度；可按照后k=（EA）/I取值；E一鋼材彈性模量；Aee一屈曲約束支撐芯板考慮軸向變剛度后等效截面積；1一支撐長度；q芯板鋼材的強化系數(shù)，可取為1%。對屈曲約束支撐型阻尼器，由于在中震和大震作用下阻尼器早已進入屈服,因此，其變形能力應滿足設計要求。4、國內外最新研究進展和工程應用現(xiàn)狀（1）TJ型屈曲約束支撐是同濟大學研發(fā)、上海藍科鋼結構技術開發(fā)有限公司總經銷，具有完全獨立自主知識產權、已在上海世博中心、上海虹橋交通樞紐磁浮車站、東方體育中心、阿富汗Marriot酒店等多個重大工程中應用的成熟產品。TJ型屈曲約束支撐通過多

13、年的發(fā)展，已經形成了一套完整、成熟的設計、加工、安裝體系，且已通過IS09001質量管理體系論證。（2）上海藍科建筑減震科技有限公司宮海，同濟大學王彥博等人為了研究腹板開孔H型鋼預埋件受力性能，采用ABAQUS軟件對該類節(jié)點進行了大量的研究。提出了：腹板開孑LH型鋼預埋件的整體受力性能優(yōu)于錨固式埋件節(jié)點，通過改變H型鋼的長度、厚度與開孔寬度，該類型連接的承載力可達20005000KN。（3）屈曲約束支撐對已有的結構的加固并不僅僅局限于鋼結構體系，還可以運用于鋼筋混凝土結構。美國UniversityofSouthernCalifornia在一座未滿足現(xiàn)行美國規(guī)范抗震設計要求的教學樓進行加固處理。

14、（4）2004年CoreBrace公司將屈曲約束支持運用于OSHPD項目中，并在UCSD做了目前規(guī)模最大的屈曲約束支撐試驗以及工程項目的技術支持（試驗施加于支撐的軸力達到4892.8KN，超過美國的規(guī)范的規(guī)定）。最近日本提出屈曲約束支撐也可以用于屋架和網架、網殼等空間結構。在這些結構局部受力較為不利位置，引入了屈曲約束支撐結構，將會改善其受力性能，起到提高承載力的作用。（5）承載型屈曲約束支撐：上海東方體育中心為2011年世界游泳錦標賽而建，由三個主要場館組成：綜合館、游泳館、跳水館，其中屋蓋結構為一個“半月”形平面室外跳水館，是上海東方體育中心的一大亮點。上海東方體育中心跳水館跳水館除端跨外

15、，其他各跨之間采用直徑100mm的鋼索連接，兩個端跨處采用了剛性連接，若采用普通鋼支撐，由于穩(wěn)定性能的需要，采用了直徑為300mm的圓鋼管，與其他各跨在建筑表現(xiàn)力性能較差，為解決既能剛性連接，又能減小外觀尺寸的問題，采用了承載力為400kN的承載型屈曲約束支撐，外觀直徑200mm，基本解決了建筑和結構的雙重難題。承壓型屈曲約束支撐安裝圖上海世博中心耗能型屈曲約束支撐：上海世博中心，該結構抗震設防類別為重點設防類，為提高結構抗震性能，設置了屈曲約束支撐作為耗能構件。d屈舶約束支揮複間布置(d)大空間豁檢飆向屈曲釣克支撐布童采用屈曲約束支撐后。由于地震作用的減小，不僅減少了結構用鋼量，也減少了地基

16、基礎和節(jié)點連接的費用。此外，罕遇地震作用下的動力彈塑性時程分析表明，采用耗能型屈曲約束支撐后，支撐耗能效果顯著，結構大震作用下的層問位移角滿足規(guī)范的要求。屈曲約束支撐阻尼器：上海董家渡1#倉庫，在進行結構抗震加固考慮設置屈曲約束支撐阻尼器以增大結構的阻尼比，降低地震作用。上海董家渡1#倉庫改造后效果圖屈曲約束支撐型阻尼器安裝照片4.4a偏心支撐鋼框架的有哪些類型？耗能機理如何？抗震設計要點和應注意的問題？國內外工程應用實例？與最新的耗能減震設計理念和技術相比，還存在哪些不足之處？答：偏心支撐框架(EBF)則充分利用支撐與柱、或支撐與支撐之間的梁段形成耗能梁段,是一種非常剛勁的結構體系,具有極好

17、的耗能能力以抵抗大的地震影響,還可保護支撐斜桿免遭過早屈曲,相應地延長和有效地保持結構抗震能力的持續(xù)時間,且可有效地節(jié)約鋼材。1、偏心支撐分類偏心支撐鋼框架的一個顯著特點是每一個支撐至少有一端是與梁相連接，支撐斜桿與梁、柱的軸線不是交匯于一點，而是偏心連接，梁中較短的一段形成一個先于支撐斜桿屈服的耗能梁段耗能梁段。常見的偏心支撐鋼框架形式如下圖所示：D形支揮K形支撐V形支撐Y形支撐其中D支撐框架通常用于跨度較小的部位（比如樓梯間），但為了保證整體結構的對稱反應,此類支撐應成對布置;對于跨度較大的結構,通常采用另外三種式。特別是分K支撐框架，因其支撐本身的對稱性,且耗能梁段不直接與柱相連從而避免

18、了全彎矩框架的問題，因此具有一定的優(yōu)點，甚至梁柱節(jié)點可以設計成鉸接。2、耗能機理耗能梁段是偏心支撐框架的保險絲，當?shù)卣饡r耗能梁段端部先于支撐和梁柱節(jié)點屈服，通過耗能梁段的非彈性變形耗能，而支撐不屈曲。利用耗能梁段在反復地震荷載作用下的良好的滯回耗能性能來耗散地震能量。下圖給出了兩種偏心支撐在水平荷載作用下梁的典型應力分布情況：D支撐分-K支撐從圖中可知，耗能梁段在水平力作用下將承受很高的剪力、桿端彎矩及較低的軸向荷載，同時在耗能梁段以外的梁也承受了較大的桿端彎矩及軸向力。對于長度較小的耗能梁段，隨著水平荷載的增加，在桿端彎曲破壞之前，往往在梁段內產生剪切鉸，形成剪切梁段；對于長度較大的耗能梁段

19、，其端部的彎矩值較大，在梁段剪切屈服前將產生彎曲屈曲。彎曲屈服型耗能梁段不宜用于支撐與柱之間的原因，除了是因為耗能性能不如剪切型梁段之外，還有一點是目前還沒有合適的節(jié)點連接。但是耗能兩端并不是越短越好，但耗能梁段越短，塑性變形越大，對其轉動能力的要求也越高，有可能導致過早的塑性破壞；而且整體框架的側向位移也對耗能梁段的轉動能力提出了一定的要求，框架的位移轉角和耗能梁段的轉角關系具有一定的關系。因此耗能梁段也不能太短，有關資料認為，當梁段長在11.3Mp/Vp時，該梁段對偏心支撐框架的承載力、剛度和耗能特別有效。從以上分析可知，梁耗能的關鍵是梁必須具有一定的轉動能力，但同時也應注意與耗能梁段相連

20、的其它構件，一旦這些構件首先破壞，設置支撐將毫無意義。3、抗震設計要點和應注意的問題（1）確定耗能梁段的長度耗能梁段是偏心支撐框架塑性變形耗散能量的構件，其耗能能力和梁段的長度和構造有關。剪切型梁段：a1.6Mp/Vp彎曲屈服型：a1.6Mp/Vp其中，a為耗能梁段凈長度；Mp為梁段塑性抗彎強度；Vp為抗剪強度。從內力分布可知，剪切型梁段由于剪力分布均勻，如不考慮局部高應變，一旦形成剪切塑性鉸，該鉸的分布范圍將很大，甚至充滿整個梁段。也就是說，剪切型梁段具有非常好的變形能力，因而可以耗散更多的能力，據(jù)Engelhardt和Povov分析，細部構造合理的剪切型梁段，其轉動角度可達0.1Rad，而

21、彎曲型梁段的轉角僅可達到0.02Rad。所以，設計時應優(yōu)先選用剪切型梁段。在地震作用下，偏心支撐框架的支撐斜桿產生軸向力，軸力的水平分量會成為耗能梁段的周壓力，軸力較大時，不利于梁段的屈服后性能。所以，軸力較大時，應該減小耗能梁段長度：當訊山16妙時，消能梁段的拴度應符合下列規(guī)定：當(AWA1)CL3時0.3時w1.15-0*%(仏小)丄6嘰/幾.:p=N/V式中p-消能梁段軸向力設計值與剪力設計值之比；XV分別為消能梁段的軸向力設計值和剪力設計値；Aw.4分別為梁段的腹板截面面積和全截面面積。耗能梁段承載力驗算驗算公式消能梁段的受剪承載力抗震驗算按下列公式遲行：(9-14a)(9146j當/

22、Vw0-】5期時，卩w護巧/了叭當Ar0.15V時：W爭也/*f：式中v消能樂段的剪力設計值；r7HE系數(shù)，可取0跖消能梁段承載力抗震調整系數(shù)，取0.85:消能梁段N0A5Af時的受剪承載力.取試(9-15a)和(9-156較小值V=O,58Aw/,y丄=2/p/a(9-15：(g-iM仏一釉力設計值AT0J5V時，計人軸力影響的消能梁段的受勇哦截力,取式頭16。)和(9-1齢)的較小值：K=0.5MJ町7T二厶=2.4叫商/()/口(9-1紀式中%消能槃廉的全塑性受彎蜃載力；叫二時(9-Wp消能梁段的朝性截面模最；扌、A,一分別為消能逛段鋼材的抗拉強度設計俏和屈服強度；A.仏一分別為消能篥段

23、截面曲秧和腹板的截面面積；二(hr2ti)tv(9-U)“、h、分別為消能梁段的長度、截血髙度、腹板厚度和翼緣厚啜偏心支撐其他桿件內力設計及驗算a、偏心支撐其他桿件內力設計值為了實現(xiàn)強柱、強梁、強支撐、若耗能梁段的目標，柱、梁和支撐設計值應取耗能梁段剪切屈服時對應的內力乘以增大系數(shù)：*叨力設計值和V0J5Afnf的嗖:旳何潯矩計界值和增丈匠的彎矩迓fMi分別為消能梁殿的-分別肯柱的繭不利紐合吧、嘰分別為拄的最不利組合棘力計算值和增大后的軸力設計值；-WUwb分別為與消能菜段同跨內框架梁的最卓利組含彎患計算值和壇大后的彎矩設汁值；昨分別為與消能梁段同一跨內框架梁的最不利組合剪力計算值和增大厲的曲

24、力設計值；皚、分別為支撐斜桿的嚴不利組合軸力計算值和增大后的軸力設計值；環(huán)、張分別肉柱內力增大系數(shù)和梁內力增大系數(shù)設附烈度期8囉及8度及以下時不小于1上，9度時不小于1幣；卯一一支薦斜桿的軸力增大系數(shù)，渝防烈度為B度及8度及以卜時不小于149度時不小Th50(2)當消能梁段的軸力SinnAf0.154faj,J19-19),l頭N),(9-2!)憶用計人軸力匪響的消能黑段前受列祇離力代辭。b、與耗能梁段同一跨梁的強度和穩(wěn)定性驗算梁的抗彎強度按下武驗算:(9-1Mk式中M-統(tǒng)%軸的彎矩設計值；wnt一f截面蠟性發(fā)展系數(shù)：-對實軸的降截面抵抗矩，卄F迥軟和沓則按下忒腕禪梃鑒蜓的穩(wěn)定:（9_鋼材抗彎

25、強度設計值族設計比應除府載力抗狀整劑了心0+75,和梟梁設叫剛件怖板川可不貓穩(wěn)加式中機一加*映映;海粉如曲漪c、支撐斜桿的強度和穩(wěn)定性驗算臥1式中支揮桿件軸力設計值常A”-吩別為桿件毛裁面面稅和凈截面面秋；/鋼材的抗壓.骯拉強度設計值*抗桎設計時./應除眞載力抗克碣整系KZjtE，取U.KO;平一軸心受斥溝件幣體銳定系數(shù).按（鋼結構設計規(guī)范的規(guī)定農用.式（9-9和式“也站用于榊心覺壓柱的強度州憶定臉算（4）設計應注意的問題a、設置加勁肋在剪切型耗能梁段的腹板設置加勁肋可以使腹板的抗剪能力得到加強,從而推遲了梁腹板剪切屈服的開始,使梁轉動的范圍更大。設計時應注意,加勁肋與梁腹板同高且在梁段內等距

26、離布置。對于高度大于600mm的梁，加勁肋在腹板兩側成對布置;當梁高小于600mm時，可僅在一側設置加勁肋。加勁肋必須采用角焊縫與梁相連，與梁腹板焊縫的強度須大于或等于加勁肋的豎向名義抗拉強度，與梁翼緣焊縫的強度須大于或等于加勁肋的豎向名義抗拉強度的25%。b、耗能梁段的側向支撐耗能梁段的每一端必須設置側向支撐以限制耗能梁段及其以外的梁段的側向扭轉,同時保證偏心支撐不偏離于框架平面。否則,一旦偏心支撐受壓時,其端部將產生平面外彎矩,對梁產生一定的扭轉作用,受扭的梁段耗能能力將降低。考慮到樓面并不能對梁上翼緣提供足夠的側向抗扭剛度,側向支撐應在梁上下翼緣同時布置,并且要保證側向支撐能夠承擔相當于

27、梁翼緣名義強度6%的設計荷載。C、耗能梁段與柱的拼接對于耗能梁段直接與柱相連的框架,AISC提出了特殊的要求,認為只有剪切型梁段才能采用這種連接方式,節(jié)點拼接時,梁段翼緣必須采用深熔焊縫與柱相連且梁段腹板也必須與柱上的外伸節(jié)點板相焊接才能充分傳遞梁上的剪力、軸力和彎矩,而不能采用栓接腹板的連接方式（見下圖）,因為栓接節(jié)點在循環(huán)剪力作用下,螺栓將產生相對的滑移,使梁翼緣與柱連接焊縫處產生局部高應變,最終導致翼緣與柱連接焊縫開裂。而彎曲型梁段由于梁端彎矩很大,普通的抗彎框架節(jié)點難以承受相應的塑性鉸的轉動,因此一般不宜采用耗能梁段與柱直接拼接。d、耗能梁段外其它構件的性能要求鋼框架設置偏心支撐的目的

28、是把耗能梁段作為一個“保險絲”,即耗能梁段能耗散很多甚至全部由地震產生的能量。但耗能梁段的剪力將在偏心支撐及節(jié)點外梁段中產生較大的軸力和剪力。為達到設計目的,在耗能梁段達到其最大承載力時必須保證這一部分構件在彈性范圍內。AISC認為，耗能梁段外的梁應能承受1.25倍梁段名義強度引起的軸力、剪力和彎矩。另外,為防止節(jié)點外梁承受大的軸力,偏心支撐與梁的角度應不小于35。梁段與支撐的節(jié)點按支撐的名義強度設計。在多層輕鋼框架中,為便于安裝,可將節(jié)點設為鉸接,但節(jié)點板上必須附加抗彎或雙層焊接加強板,因為在日本一個6層足尺偏心支撐框架中發(fā)現(xiàn)有類似節(jié)點的破壞。如采用剛性節(jié)點,一般是把支撐和梁直接焊接,但不能

29、伸入到耗能梁段內。設計中應避免柱的非彈性性能,因為這種反應影響了重力結構體系的穩(wěn)定性,對有支撐的框架跨中的柱,應保證有足夠的強度承擔重力作用及1.25倍耗能梁段名義剪力引起的彎矩和軸力。4、國內外工程應用實例中國工商銀行總行營業(yè)辦公樓工程中國工商銀行總行營業(yè)辦公樓工程結構為鋼框架偏心支撐體系，總高度54.7米，建筑面積9.6萬平方米，鋼結構用鋼量8000噸。中國工商銀行總行辦公樓（12層、高48.3m）,由于柱網大且不規(guī)則，需要支撐協(xié)同工作，采用了適量的延性較好的偏心支撐是比較合理的。中國國際貿易中心三期主塔樓核心筒采用了由組合柱、鋼梁和鋼斜撐組成的組合支撐框架方案，為了在嚴格的側向剛度要求下

30、提供更多的延性機制，同時也為了適應洞口和管道的需要，核心筒結構即采用了中心斜撐也采用了偏心斜撐。5、與最新的耗能減震設計理念和技術相比，還存在的不足（1）偏心支撐鋼框架的耗能梁段屬于金屬屈服型耗能阻尼器，相對黏滯型阻尼器（黏性或黏彈性材料制作），黏滯型阻尼器從小振幅到大振幅都可以產生阻尼耗能作用，而金屬屈服型耗能阻尼器只有在較大振幅時，金屬屈服才會發(fā)揮其耗能作用；（2）意大利學者Marioni首先研制電感應耗能器，其基本原理是將震動所產生的地面運動轉化為內部電流，再通過電流短路的方式將電能轉化為熱能散掉從而保證結構的安全，電感應耗能器工作性能好，耗能但一般不發(fā)生破壞。而鋼梁耗能段是利用其塑性變

31、形耗能的，是以耗能梁段的先破壞來保護結構的，破話后需要修復或更換；（3）利用粘滯流體阻尼器耗能減震。利用活塞推動油缸中的油通過節(jié)流孔而產生阻尼力。再通過控制油的粘度來設計出不同性能的阻尼器，耗能能力比較容易掌握。偏心支撐框架的耗能梁段主要依靠鋼梁腹板剪切變形耗能，其耗能能力無法準確把握。4.5b你了解哪些結構抗震“保險絲”既念、構造和結構體系？請綜述其特點、最新研究進展和工程應用現(xiàn)狀。（重點闡述有關鋼結構的內容,選答本題有附加分）1、概念所謂抗震“保險絲”的概念實際上就是一種可恢復功能結構中的可更換結構構件就是典型的抗震“保險絲”，這是一種耗能抗震構件，它的作用如同保險絲，一旦發(fā)生地震，它將是主要受力點，最大限度消耗地震能量，減少變形，確保建筑安全。它可以在地震時保護結構不受破壞,也能幫助人們在大地震之后盡快恢復正常生活,是結構抗震設計的一個理想的新方向。2、結構體系和構造可恢復功能結構中主要包括可更換結構構件,搖擺結構,以及自復位結構三種結構體系。（1）搖擺框架和搖擺墻系統(tǒng)研究人員在震害觀測過程中發(fā)現(xiàn),一些地震中伴有基礎抬升或者結構搖擺的房屋,在地震后,其結構功能沒有受到破壞.因此,結構工程界開始了一系列搖擺結構體系的研究.搖擺結構體系不是利用結構樓層本身的變形來耗散地震能量,而是通過結構構件的搖擺,將變形集中在搖擺界面上,并在這些部位設置耗能構件。搖擺墻是采用特殊構造、底部