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、层间位移角限值、层间位移角限值 5 5、结构布置的一
2、般规定、结构布置的一般规定 中国建筑标准设计研究所目录（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 6.36.3 节点域剪切形的影响节点域剪切形的影响 6.46.4 双重体双重体系中钢框架的剪力分担率系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7 7、支撑设计、支撑设计 7.17.1中心支撑中心支撑 7.27.2偏心支撑偏心支撑 7.2.1 7.2.1 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.
3、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 7.2.57.2.5能梁段的构造要求能梁段的构造要求目录（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 (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 (3)(3)两国的构造差异两国的构造差异 (4)(4)美、日
4、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 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三、单层钢结构厂房三、单层钢结构厂房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 1 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
5、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本介绍对于行业标准本介绍对于行业标准高层民用建筑钢高层民用建筑钢结构技术规程结构技术
6、规程中已有规定而这次变更不中已有规定而这次变更不大的内容只作一般介绍，着重说明这次修大的内容只作一般介绍，着重说明这次修订中的新内容。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。2 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:强屈强屈比大于比大于1.2;1.2;有明显的屈服台阶有明显的屈服台阶;伸长率伸长率大于大于20%(20%(标距标距50mm);50mm);有良好可焊性。有良好可焊性。高钢规程高钢规程规定规定50mm50mm以上的钢板要满以上的钢板要满足上述
7、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50mm50mm以上改为以上改为40mm40mm以上。以上。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（米）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）筒、束筒）和和巨型框架巨型框架 300200180注
8、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 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。4 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
9、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。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与高钢规程高钢规程相比，主要
10、有以下变更：相比，主要有以下变更：1.1.关于楼板，关于楼板，8.1.78.1.7条规定了超过条规定了超过1212层的钢结构房屋，层的钢结构房屋，宜采用压型钢板组合楼板和现浇或整体式钢筋混宜采用压型钢板组合楼板和现浇或整体式钢筋混凝土楼板，并与钢梁有可靠连接；必要时可设置凝土楼板，并与钢梁有可靠连接；必要时可设置水平支撑。不超过水平支撑。不超过1212层的钢结构房屋，除上述形层的钢结构房屋，除上述形式外，尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板、装式外，尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板、装配式楼板或其它轻型楼盖，但强调了应将楼板预配式楼板或其它轻型楼盖，但强调了应将楼板预埋件与钢梁焊接，或采取其它保证
11、楼盖整体性的埋件与钢梁焊接，或采取其它保证楼盖整体性的措施。措施。2.地下室设置，地下室设置，8.1.98.1.9和和8.1.108.1.10条规定了超过条规定了超过1212层层的钢结构房屋应设置地下室，对的钢结构房屋应设置地下室，对1212层以下的层以下的则不作限定。另外，钢结构房屋设置地下室时，则不作限定。另外，钢结构房屋设置地下室时，规定框架柱至少伸至地下一层；框架规定框架柱至少伸至地下一层；框架-支撑支撑(抗抗震墙板震墙板)结构中结构中,竖向连续布置的支撑或抗震墙竖向连续布置的支撑或抗震墙板应延伸至基础。与板应延伸至基础。与高钢规程高钢规程的规定相比，的规定相比，对于高层钢结构设置地下
12、室时是否用钢骨混凝对于高层钢结构设置地下室时是否用钢骨混凝土结构层不作限定土结构层不作限定,允许对不同情况作不同处允许对不同情况作不同处理。理。3.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。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条规定条规定,构件截面和连接的抗震验算时构件截面和连接的抗震验算时,凡本章凡本章未规定者未规定者,应符合现行有关结构设计规范的要求
13、。应符合现行有关结构设计规范的要求。由于钢结构的非抗震设计应符合由于钢结构的非抗震设计应符合钢结构设计规钢结构设计规范范，而高层钢结构构件和连接抗震设计的很多，而高层钢结构构件和连接抗震设计的很多方法都在方法都在高钢规程高钢规程中有规定，本章不再重复，中有规定，本章不再重复，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。抗震设计时的地震作用效应，考虑到它的短时抗震设计时的地震作用效应，考虑到它的短时间作用间作用,除以小于除以小于1 1的承载力抗震调整系数。第的承载力抗震调整系数。第5 5章表章表5.4.25.4.2对钢结构的承载力抗震调整系数作了对钢结构的承载力抗震调整系数作
14、了调整，对不同类型钢结构采用统一数值，介于调整，对不同类型钢结构采用统一数值，介于8989抗震规范和抗震规范和高钢规程高钢规程规定值之间。规定值之间。6.2 6.2 结构阻尼比结构阻尼比 钢结构在多遇地震下的阻尼比，对超过钢结构在多遇地震下的阻尼比，对超过1212层层的仍采用的仍采用0.02,0.02,不超过不超过1212层的拟采用层的拟采用0.350.35。钢结。钢结构房屋阻尼比构房屋阻尼比,实测表明小于混凝土结构。根据实测表明小于混凝土结构。根据ISOISO规定，低层建筑阻尼比大于高层建筑，据此规定，低层建筑阻尼比大于高层建筑，据此作了适当规定。在罕遇地震下的分析，仍采用作了适当规定。在罕
15、遇地震下的分析，仍采用0.050.05。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钢框架和框架对钢框架和框架-支撑结构弹塑性位移增大支撑结构弹塑性位移增大系数系数,在大量算例的基础上编制成表在大量算例的基础上编制成表,对对10102020层规则结构的层间位移可查表得出层规则结构的层间位移可查表得出,简化简化了弹塑性位移计算。了弹塑性位移计算。6.4 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
16、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架位移的影响,但对箱型柱不作规定。这是因为但对箱型柱不作规定。这是因为,箱形柱有两个腹板箱形柱有两个腹板,而且每个腹板的厚度一般均较而且每个腹板的厚度一般均较工字形截面柱的腹板为厚工字形截面柱的腹板为厚,其对框架位移的影响相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，考对较小。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，还规定了对不超过虑到层高较少时影响不大，还规定了对不超过1212层的建筑可不计入。计算方法可参见层的建筑可
17、不计入。计算方法可参见高层民用高层民用建筑钢结构技术规程建筑钢结构技术规程,此处不再赘述。节点域剪此处不再赘述。节点域剪切变形对框架切变形对框架-支撑体系影响较小，研究表明可忽支撑体系影响较小，研究表明可忽略不计略不计。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多遇地震作用下的结构分析在多遇地震作用下的结构分析,规定了双重规定了双重抗侧力体系中框架承担的总地震力不小于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结构底部剪力的25%,25%,是参考了美国是参考了美国UBCUBC的的规定。规定。UBCUBC的原规
18、定是的原规定是:”:”框架应设计成能框架应设计成能独立承担至少独立承担至少25%25%的底部设计剪力的底部设计剪力”。该。该规定的目的是发挥框架部分的二道防线作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用。但是在设计中在与抗侧力构件组合的情况下情况下,符合该规定很困难。符合该规定很困难。抗震规范审查组建议参照混凝土结构的规定采用抗震规范审查组建议参照混凝土结构的规定采用双重标准，将双重标准，将8.2.3条条2款改为款改为“框架部分按计算框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数，达到不小于结得到的地震剪力应乘以调整系数，达到不小于结构底部总地震剪力的构底部总地震剪
19、力的25和框架部分地震剪力最和框架部分地震剪力最大值大值1.8倍二者的较小者倍二者的较小者”。混凝土结构对双重。混凝土结构对双重抗侧力体系的规定，相应为不小于地震剪力的抗侧力体系的规定，相应为不小于地震剪力的20%和框架部分地震剪力最大值的和框架部分地震剪力最大值的1.5倍倍,鉴于钢鉴于钢结构要求结构要求25%,故规定不大于地震剪力的故规定不大于地震剪力的1.8倍。倍。美国设计单位的做法美国设计单位的做法,是在进行内力分析后是在进行内力分析后,进行进行二次分析二次分析,此时忽略抗侧力构件此时忽略抗侧力构件,只考虑框架只考虑框架,检验检验它是否能承受它是否能承受25%的底部设计剪力。据悉这样计的
20、底部设计剪力。据悉这样计算时算时,符合上述要求并不困难。符合上述要求并不困难。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:该式要求，交汇于节点的框架柱受弯承载力之和，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。应大于梁的受弯承载力之和，并乘以系数。考虑我国情况考虑我国情况,强柱弱梁公式中的强柱系数强柱弱梁公式中的强柱系数 取得太取得太大将使柱钢材用量增加过多大将使柱钢材用量增加过多,对我国推广钢结构不利对我国推广钢结构不利,故对故对6 6、7 7度取度取1.0,1
21、.0,对对8 8度取度取1.05,91.05,9度取度取1.151.15。bypbcycpcfWANfW单层房屋和多层房屋的顶层，不需要符合强柱弱梁，单层房屋和多层房屋的顶层，不需要符合强柱弱梁，因为它们在非弹性阶段出现软弱层没有什么实际意因为它们在非弹性阶段出现软弱层没有什么实际意义。义。抗震规范参考抗震规范参考AISC97的抗震规定，结合我国情的抗震规定，结合我国情况提出框架柱所在楼层的受剪承载力比上一层的受况提出框架柱所在楼层的受剪承载力比上一层的受剪承载力高出剪承载力高出25，或柱轴向力设计值与柱全截面，或柱轴向力设计值与柱全截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
22、乘积的比值不大于0.4,或当或当 时时,可将荷载组合中的地震可将荷载组合中的地震作用引起的柱轴力加大一倍作用引起的柱轴力加大一倍,使此时的柱轴力使此时的柱轴力N1N1满满足足 。在此情况下可不进行强柱弱在此情况下可不进行强柱弱梁验算梁验算。AfN4.0AfN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 节点域验算包括节点域的稳定性验算、强度节点域验算包括节点域的稳定性验算、强度验算和屈服程度验算。验算和屈服程度验算。稳定性验算借鉴美国规范的经验公式稳定性验算借鉴美国规范的经验公式,即高即高层钢结构板域厚度不层钢结构板域厚度不 小于其高度与宽度之
23、小于其高度与宽度之和的和的1 19090，但多层钢结构则取，但多层钢结构则取1/701/70。节点域的强度验算节点域的强度验算,我们采用了日本的表达式我们采用了日本的表达式 。参参考日本的研究成果考日本的研究成果,取节点域屈服弯矩为梁端屈服取节点域屈服弯矩为梁端屈服弯矩之和的弯矩之和的0.70.7倍倍,可使节点域切变形对框架位移的可使节点域切变形对框架位移的影响不太大影响不太大,同时又能满足耗能要求。考虑到按此同时又能满足耗能要求。考虑到按此规定计算可能使节点域普遍加厚规定计算可能使节点域普遍加厚,对于广大的对于广大的7 7度地度地区区,适当降低了要求适当降低了要求,用用0.60.6代替代替0
24、.70.7。在强柱弱梁情。在强柱弱梁情况下况下,节点域首先屈服节点域首先屈服,然后是梁屈服然后是梁屈服,最后是柱屈最后是柱屈服。服。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条规定条规定,支撑框架在两个方向的布置宜基本对支撑框架在两个方向的布置宜基本对称称,支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3 3。该条还。该条还规定不超过规定不超过1212层的钢结构宜采用中心支撑，因为此层的钢结构宜采用中心支撑，因为此时地震作用一般不大，中心支撑较简单。当设置门时地震作用一般不大，中心支撑较简单。
25、当设置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。中心支撑的轴线应交汇于梁柱构件轴线的交点。中心支撑的轴线应交汇于梁柱构件轴线的交点。偏离交点不超过支撑杆件宽度时，仍可视为中心偏离交点不超过支撑杆件宽度时，仍可视为中心支撑，但此时连接应计入由此产生的附加弯矩。支撑，但此时连接应计入由此产生的附加弯矩。中心支撑的计算图形是两端铰接，但在多层和高中心支撑的计算图形是两端铰接，但在多层和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。人字支撑的斜杆受压屈曲后承载力急剧降低人字支撑的斜杆受压屈曲后承载力急剧降低,在支在支撑与横梁连接处将出现不平衡力。规范规定，此
26、撑与横梁连接处将出现不平衡力。规范规定，此不平衡力可取受拉支撑的竖向分量减去受压支撑不平衡力可取受拉支撑的竖向分量减去受压支撑屈曲压力竖向分量的屈曲压力竖向分量的3030。横梁设计很重要。人。横梁设计很重要。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。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。
27、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。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
28、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，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。(a)(b)(d)(c)1322441443114431144311111111114422441111111111111111222233334444223343333334444442244344224434422443443222222222222中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋
29、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 偏心支撑框架形状的选择，应使消能梁段能承受偏心支撑框架形状的选择，应使消能梁段能承受较大剪力。为使框架刚度较大，通常采用较短的较大剪力。为使框架刚度较大，通常采用较短的消能梁段。支撑的夹角，为了构造方便，通常应消能梁段。支撑的夹角，为了构造方便，通常应为为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）plpVM7.2.3 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了保证偏心支撑框架中为了保证偏心支撑框架中,支撑斜杆、柱和其余梁段支撑斜杆、柱和其余梁段在消
30、能梁段屈服并进入应变硬化时保持弹性，对这在消能梁段屈服并进入应变硬化时保持弹性，对这些构件的设计内力必需进行调整。本规范承载力抗些构件的设计内力必需进行调整。本规范承载力抗震调整系数的规定：消能梁段取震调整系数的规定：消能梁段取0.850.85，支撑为支撑为0.80,0.80,梁、柱为梁、柱为0.750.75。据此。据此,对构件内力设计值按下列规定对构件内力设计值按下列规定进行了调整。进行了调整。1）支撑斜杆的轴力设计值，应取与支撑斜杆相连的支撑斜杆的轴力设计值，应取与支撑斜杆相连的消能梁段达到其受剪承载力时支撑斜杆轴力与增大系消能梁段达到其受剪承载力时支撑斜杆轴力与增大系数的乘积，其值在数的
31、乘积，其值在8 8度及以下时应不小于度及以下时应不小于1.41.4，9 9度时度时应不小于应不小于1.51.5。2)2)位于消能梁段同一跨的框架梁内力设计值位于消能梁段同一跨的框架梁内力设计值,应取消应取消能梁段达到其受剪承载力时框架梁内力与增大系数的能梁段达到其受剪承载力时框架梁内力与增大系数的乘积乘积.其值在其值在8 8度及以下时不应小于度及以下时不应小于1.5,91.5,9度时不应小度时不应小1.61.6。3)3)框架柱的内力设计值框架柱的内力设计值,应取消能梁段达到其受剪承应取消能梁段达到其受剪承载力时柱内力与增大系数的乘积载力时柱内力与增大系数的乘积,其值在其值在8 8度及以时不度及
32、以时不应小于应小于1.5,91.5,9度时不应小于度时不应小于1.6.1.6.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能梁段的承载力应按下式计算，主要区分轴消能梁段的承载力应按下式计算，主要区分轴力较小和较大两种情况。当它的轴力较小时，力较小和较大两种情况。当它的轴力较小时，受剪承载力可不计轴力的影响；但当轴力较大受剪承载力可不计轴力的影响；但当轴力较大时，必须计入轴力的影响。时，必须计入轴力的影响。8.2.78.2.7条对消能梁段条对消能梁段的受剪承载力规定如下的受剪承载力规定如下:当 时 或 ，取较小值当 时 或
33、，取较小值式中，系数取0.9。AfN15.0RElVV/aywlfAV58.0aMVlpl2AfN15.0RElcVV/2158.0AfNfAVaywlaAfNMVlplc/1 4.22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能梁段的钢材屈服强度不应大于消能梁段的钢材屈服强度不应大于345345MPaMPa，因，因屈服强度太高将降低钢材延性，不能保证屈服。屈服强度太高将降低钢材延性，不能保证屈服。对板件宽厚比也作了较严格规定，翼缘外伸部分对板件宽厚比也作了较严格规定，翼缘外伸部分宽厚比一律不得大于宽厚比一律不得大于9 9，以保
34、证梁段屈服时的稳，以保证梁段屈服时的稳定。而且腹板上不得贴焊补强板，不得开洞定。而且腹板上不得贴焊补强板，不得开洞(图图8.5.3)8.5.3)。至于偏心支撑框架的中的支撑斜杆，因。至于偏心支撑框架的中的支撑斜杆，因为保持弹性，它对长细比和板件宽厚比要求不高，为保持弹性，它对长细比和板件宽厚比要求不高，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。中国建筑标准设计研究所一、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条规定条规定,对超过对超过1212层的钢框架柱长细比限值，层的钢框架柱长细比限值，6 6、7 7、8
35、 8、9 9度分别为度分别为120120、8080、6060、6060。对不超过。对不超过1212层的层的,6,68 8度时不应大于度时不应大于120,9120,9度时不应大于度时不应大于100.100.抗抗震规范把框架柱的最大长细比列为强制性条款。框震规范把框架柱的最大长细比列为强制性条款。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。对抗震钢结构低碳钢中心支撑，抗震规范规定在对抗震钢结构低碳钢中心支撑，抗震规范规定在6 6、7 7、8 8、9 9度时分别取中心支撑最大长细比为度时分别取中心支撑最大长细比为120120、120120、8080、4040，与
36、，与高钢规程高钢规程的规定相同。的规定相同。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(37)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)
37、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/Af)120N/Af)80-80-110N/Af110N/Af(72-(72-100N/Af)100N/Af)72-72-100N/Af100N/Af(72-(72-100N/Af)100N/Af)85-85-120N/Af120N/Af(72-(72-100N/Af)100N/Af)8.2 8.2 构件板件宽厚比构件板件宽厚比中国建筑标准设计
38、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章的节点设计与本章的节点设计与高钢规程高钢规程 相比相比,是修改较多的是修改较多的一部分。一方面，是因为一部分。一方面，是因为19941994年北岭地震和年北岭地震和19951995年阪神地震使焊接钢框架节点遭受严重破坏，破年阪神地震使焊接钢框架节点遭受严重破坏，破坏的范围很广，涉及到节点设计中的很多重要方坏的范围很广，涉及到节点设计中的很多重要方面，需要借鉴他们的经验，采取相应措施。另一面，需要借鉴他们的经验，采取相应措施。另一方面，是因为传统设计方法仅计算节点连接在罕方面，是因为传统设计方法仅计算节点连接在罕遇地震下的极限
39、承载力，不作弹性阶段下连接的遇地震下的极限承载力，不作弹性阶段下连接的抗震计算，且计算方法存在不安全因素，美、日抗震计算，且计算方法存在不安全因素，美、日等国都是如此。我们以前沿用国际上的做法，多等国都是如此。我们以前沿用国际上的做法，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。现在注意到，罕遇地震不坏的连接按弹性阶段的现在注意到，罕遇地震不坏的连接按弹性阶段的内力设计不一定没有问题，原因是两个阶段的要内力设计不一定没有问题，原因是两个阶段的要求不同。例如，高强度螺栓在弹性阶段要求磨擦求不同。例如，高强度螺栓在弹性阶段要求磨擦面不滑动，而在罕遇地震下要
40、求螺栓不剪断。焊面不滑动，而在罕遇地震下要求螺栓不剪断。焊缝在弹性阶段要求应力不大于强度设计值，而在缝在弹性阶段要求应力不大于强度设计值，而在罕遇地震下不断裂就行。考虑到在弹性阶段高强罕遇地震下不断裂就行。考虑到在弹性阶段高强度螺栓出现滑移不符合钢结构设计规定，而按以度螺栓出现滑移不符合钢结构设计规定，而按以往规定梁端螺栓计算方法与实际情况相差太大，往规定梁端螺栓计算方法与实际情况相差太大，得出的螺栓数往往太少，成为不安全因素，故此得出的螺栓数往往太少，成为不安全因素，故此作了修改。作了修改。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、日大震后框架梁柱连接节点
41、设计的改美、日大震后框架梁柱连接节点设计的改进进(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；焊缝存在缺陷，特别是下翼缘梁端现场焊缝中部，焊缝存在缺陷，特别是下翼缘梁端现场焊缝中部，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；梁翼缘端部全熔透坡口焊的衬板边缘形成人工缝，梁翼缘端部全熔透坡口焊的衬板边缘形成人工缝，在竖向力作用下扩大；在竖向力作用下扩大；梁端焊缝通过孔边缘出现应力集中，引发裂缝，向梁端焊缝通过孔边缘出现应力集中，引发裂缝，向平材扩展；平材扩展；裂缝主要出现在下翼缘，是因为梁上翼缘
42、有楼板加裂缝主要出现在下翼缘，是因为梁上翼缘有楼板加强，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。此外，还有一些其它原因，如美国认为现在采用的此外，还有一些其它原因，如美国认为现在采用的构造，梁端出现三轴应力状态，不能形成塑性铰，构造，梁端出现三轴应力状态，不能形成塑性铰，日本则未提出这种看法；美国钢材实际屈服点过高，日本则未提出这种看法；美国钢材实际屈服点过高，使连接的实际承载力偏低；节点域较弱，影响腹板使连接的实际承载力偏低；节点域较弱，影响腹板连接承载力的发挥，导致翼缘连接超载，也是原因连接承载力的发挥，导致翼缘连接超载，也是原因之一。之一。中国建筑标准设计研究所一、多
43、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国梁两国梁-柱节点构造虽大同小异，但仍有若干差异柱节点构造虽大同小异，但仍有若干差异,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；美国在梁翼缘对应位置的柱加劲肋厚度按传递美国在梁翼缘对应位置的柱加劲肋厚度按传递设计内力的需要确定设计内力的需要确定,一般为梁翼缘厚度之半一般为梁翼缘厚度之半,并认并认为节点域弱一点，有利于调整地震内力；而日本为节点域弱一点，有利于调整地震内力；而日本取梁翼缘厚度加一个等级取梁翼缘厚度加一个等级,认为在这里多用一点钢认为在这里多用一点钢材是值得的。材是值得的。螺栓
44、数量来加强；以上构造差异特别是前螺栓数量来加强；以上构造差异特别是前3 3项，项，与破坏情况有明显关系。与破坏情况有明显关系。两国梁端腹板焊缝通过孔形状不同，它与焊两国梁端腹板焊缝通过孔形状不同，它与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。美国对梁腹板与连接板的连接的抗剪用焊缝美国对梁腹板与连接板的连接的抗剪用焊缝加强加强,日本规定腹板螺栓不少于日本规定腹板螺栓不少于2 23 3列，用增列，用增加加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、日的改进措施震后，在节点构造方面，日本对改进了梁端的震后，在节点构造方面，日本对改进了
45、梁端的焊缝通过孔构造，以便减小应力集中和破坏，焊缝通过孔构造，以便减小应力集中和破坏，在在19961996年就发表了新工法。美国作了试验研究，年就发表了新工法。美国作了试验研究，认为现行节点构造大震时不能在梁端出现塑性认为现行节点构造大震时不能在梁端出现塑性铰，采取了将塑性铰外移的措施。铰，采取了将塑性铰外移的措施。推荐的典推荐的典型构造是将梁翼缘局部削弱的所谓骨式连接型构造是将梁翼缘局部削弱的所谓骨式连接（dog-bonedog-bone）。这种连接是台湾早此时侯提）。这种连接是台湾早此时侯提出的，现在台湾也采用。出的，现在台湾也采用。在消除梁下翼缘焊缝焊接衬板边缘的人工缝方在消除梁下翼缘焊
46、缝焊接衬板边缘的人工缝方面，两国都很重视。日本规定了衬板在不同情面，两国都很重视。日本规定了衬板在不同情况下的形式和焊接要求。美国对下翼缘采用焊况下的形式和焊接要求。美国对下翼缘采用焊后切除衬板，清根补作焊根的方法，认为这样后切除衬板，清根补作焊根的方法，认为这样还可消除焊缝缺陷。为了节省费用，对上翼缘还可消除焊缝缺陷。为了节省费用，对上翼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。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震规范抗震规范8.3.48.3.4条
47、条2 2款规定款规定,梁翼缘与柱翼缘间梁翼缘与柱翼缘间的全熔透焊缝的全熔透焊缝,“8,“8度乙类焊缝和度乙类焊缝和9 9度时度时,应检验应检验V V形切口的冲击韧性形切口的冲击韧性,其恰帕冲击值在其恰帕冲击值在-20-20时不低时不低于于27J”27J”。在构造改进方面，总体上参考了日本的规定，在构造改进方面，总体上参考了日本的规定，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。结合我国国情，结合我国国情，8.3.48.3.4条条3 3款规定款规定:柱在梁对应位柱在梁对应位置应设置横向加劲肋置应设置横向加劲肋,且加劲肋厚度不应小于梁且加劲肋厚度不应小于梁翼缘厚度。翼缘厚度
48、。8.3.48.3.4条条3 3款规定款规定:”:”当梁翼缘的塑性截面模量当梁翼缘的塑性截面模量小于梁全小于梁全 截面塑性截面模量的截面塑性截面模量的70%70%时时,梁腹板与梁腹板与柱的连接螺栓不得少于二列柱的连接螺栓不得少于二列;当计算仅需一列时当计算仅需一列时,应布置二列应布置二列,且此时螺栓总数不得少于计算数的且此时螺栓总数不得少于计算数的1.51.5倍倍”。除采取了上述规定外，还补充规定了。除采取了上述规定外，还补充规定了腹板抗剪连接不得小于腹板的屈服受剪承载力，腹板抗剪连接不得小于腹板的屈服受剪承载力，即此时要求且即此时要求且npulMV23.1aywwufthV58.0中国建筑标
49、准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋21焊缝通过孔的改进，主要参考了日本焊缝通过孔的改进，主要参考了日本9696年公布的年公布的钢结构工程技术指针钢结构工程技术指针工工场制作篇场制作篇中的中的 新技术和新工法新技术和新工法，选取，选取了一种开口较小的构造了一种开口较小的构造(详见图详见图8.3.4-1)8.3.4-1)。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款列入了梁款列入了梁-柱刚性连接也可采用带柱刚性连接也可采用带悬臂梁段悬臂梁段,悬臂梁段的翼缘和腹板与柱应预先分悬臂梁段的翼缘和腹板与柱应预先分别用全熔透焊缝和角焊缝连接别用全熔透焊缝和角焊缝连接
50、,梁的现场拼接可梁的现场拼接可采用翼缘焊接腹板栓接采用翼缘焊接腹板栓接(图图8.3.4-2(a)8.3.4-2(a)或全部螺或全部螺栓连接栓连接(b)(b)。这种连接方式，日本应用较多，国。这种连接方式，日本应用较多，国内在多项工程应用过，研究表明，肯有较好的抗内在多项工程应用过，研究表明，肯有较好的抗震性能。震性能。中国建筑标准设计研究所一、多层和高层钢结构房屋23考虑到美国和台湾采用的骨式连接考虑到美国和台湾采用的骨式连接(图图8.3.4-3)8.3.4-3)虽然抗震性能较好，能实现塑性铰虽然抗震性能较好，能实现塑性铰外移，但要求多用钢材，根据我国国情外移，但要求多用钢材，根据我国国情,该
