鋼框排架結構設計規(guī)范講義（PDF共40頁）

1、構筑物抗震設計規(guī)范GB 50191- 2012介紹鋼框排架結構鋼框排架結構鋼框排架結構鋼框排架結構鋼框排架結構鋼框排架結構鋼框排架結構剛架結構由橫梁、柱和基礎組成。剛架的柱與橫梁剛接，與基礎鉸接。排架結構由屋架、柱和基礎組成，柱與屋架鉸接，而與基礎剛接。輕型房屋鋼結構體系 在傳統(tǒng)觀念中，一般指由圓鋼、小角鋼（454及56364以下）組成的小型或小跨度屋架、鋼架結構，采用磚墻、混凝土墻板和屋面板，多用于小型廠房、倉庫或臨時建筑。隨著冷彎薄壁型鋼和彩色壓型鋼板等新型圍護結構和材料的出現(xiàn)，其概念已發(fā)生根本性變革，與傳統(tǒng)鋼結構相比，其“輕”主要體現(xiàn)在:采用輕質圍護結構，大大減輕恒載，整體結構自重輕；采

2、用標準化、自動化生產(chǎn)構件，現(xiàn)場裝配，施工進度快；廣泛用于大中小跨度、工業(yè)與民用建筑，空間布置靈活，建筑造型輕；可回收，符合環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展原則。 正在建設中的多層輕鋼結構廠房屋面板采用壓型鋼板，波浪造型的輕鋼結構。屋面梁輕盈、活潑，克服了工業(yè)建筑造型單一、立面造型呆板的缺點。壓型鋼板外墻板門式剛架結構的特點 重量輕(2050kg/m2) 工業(yè)化程度高、施工周期短 柱網(wǎng)布置靈活 綜合經(jīng)濟效益高 一般規(guī)定鋼框排架結構突出屋面的天窗架，宜采用剛架或桁架結構。天窗的端壁與擋風板，宜采用輕質材料。8度、9度時，排架的縱向天窗架宜從結構單元端部第二柱間開始設置；當縱向天窗架不能滿足從結構單元端部第二柱間開

3、始設置的要求時，在所設天窗架的第一個開間內，屋蓋應增設局部上弦橫向支撐。橫向天窗架起始點距屋架兩端的距離不宜小于4.5m?？蚺偶芙Y構應設置完整的屋蓋支撐系統(tǒng)及柱間支撐。框架的樓（屋）面板，宜采用現(xiàn)澆板；當采用預制板時，板上宜設置配筋現(xiàn)澆層。樓板上孔洞尺寸較大時，應設置局部樓蓋水平支撐。一般規(guī)定框排架結構屋面和墻面圍護材料，宜選用輕質板材。框排架結構圍護墻和非承重內墻的設置，應符合下列規(guī)定：1采用砌體墻時，墻與框排架結構的連接，宜采用不約束框排架主體結構變形的柔性連接方式；當不能采用柔性連接時，地震作用計算和構件的抗震驗算均應計入其不利影響。2當框架的砌體填充墻與框架柱為非柔性連接時，其平面和堅

4、向布置宜對稱、均勻，并宜上下連續(xù)。一般規(guī)定支承在樓（屋）面、平臺上，并伸出屋面的質量較大的煙囪、放散管等，宜作為結構的一部分進行整體結構地震作用計算；與結構的連接部位，應采取抗震構造措施?？蚺偶芙Y構采用規(guī)則的建筑結構方案時，可不設防震縫；需設置防震縫時，縫寬不應小于相應鋼筋混凝土結構的1.5倍。計算框排架結構，應按構筑物抗震設計規(guī)范第5章多遇地震確定地震影響系數(shù)，并進行水平地震作用和作用效應計算，其水平地震影響系數(shù)應乘以阻尼調整系數(shù)。鋼框排架結構的阻尼比可取0.03。當結構布置規(guī)則時，可分別沿框排架結構橫向和縱向進行驗算。其他情況，應采用空間結構模型進行抗震分析。計算框排架結構地震作用計算時，

5、模型中柱、梁（或桁架）、支撐的剛度的計算，應符合下列規(guī)定：1采用實腹柱時，其側移剛度應計入彎曲變形的影響；采用格構式柱時，其側移剛度可采用下列方法計算：1)按格構式柱的柱肢與腹桿為鉸接的實際幾何圖形作為計算簡圖進行計算；2)按等剛度實腹截面進行計算，但應計入腹桿變形的影響，乘以0.9的折減系數(shù)。計算2采用實腹梁時，應計入其彎曲變形影響；采用桁架且與柱剛接時，可采用下列方法計算：1)按鉸接桿件桁架的實際幾何圖形作為計算簡圖進行計算；2)按桁架上下弦桿形成的等剛度實腹梁進行計算，應計及腹桿的變形和桁架上下弦桿之間的坡度等影響，并乘以下表的桁架剛度折減系數(shù)（按跨中處最高截面計算）桁架上下弦相對坡度0

6、.070.060.050.040.00桁架剛度折減系數(shù)0.650.700.750.800.90計算3 支撐的側移剛度，可按構筑物抗震設計規(guī)范附錄F的規(guī)定確定。4框排架結構計算確定柱列支撐系統(tǒng)的側移剛度時，應按其在柱列中的道數(shù)和榀數(shù)計算其組合剛度。計算縱向天窗架兩側豎向支撐的地震作用及其效應時，應將柱列上梯形屋架的端部豎向支撐列入計算模型；若中列柱兩側屋架各自成為獨立體系，應分別設置端部豎向支撐，并應列入計算模型。計算進行框架地震作用計算時，模型中的柱、梁及支撐桿件的變形和剛度的計算，應符合下列規(guī)定：1對實腹柱，應計入彎曲變形；對于 4的短柱（ 為柱凈高度， 為沿驗算平面的柱截面高度），尚應計入

7、剪切變形。對實腹梁，應計入彎曲變形；對于 4的短梁，（ 為梁凈跨長， 為梁的截面高度），亦應計入剪切變形。2地震作用計算時框架梁的截面慣性矩，可按下列規(guī)定計算：1)樓板為鋼鋪板時，可直接采用鋼梁截面慣性矩 ；2)樓板為壓型鋼板上設混凝土現(xiàn)澆層，且與框架梁有可靠連接時，框架主梁可采用2 ；計算進行框架地震作用計算時，模型中的柱、梁及支撐桿件的變形和剛度的計算，應符合下列規(guī)定：1對實腹柱，應計入彎曲變形；對于 4的短柱（ 為柱凈高度， 為沿驗算平面的柱截面高度），尚應計入剪切變形。對實腹梁，應計入彎曲變形；對于 4的短梁，（ 為梁凈跨長， 為梁的截面高度），亦應計入剪切變形。計算3)對鋼-混凝土組

8、合樓蓋，可采用梁板組合截面的慣性矩 ，其現(xiàn)澆混凝土板的有效寬度，可按下列公式中的最小值采用：計算排架分析時，柱的計算長度可按下列規(guī)定采用：1屋架和排架柱鉸接時，可取至柱頂。2屋架和排架柱剛接時，可取至屋架下弦桿軸線處。結構地震作用效應的調整突出屋面的天窗架縱向支撐抗震驗算，當采用底部剪力法計算地震作用時，其天窗架地震作用效應應乘以效應增大系數(shù)，效應增大系數(shù)計算應符合下列要求：1單跨、邊跨屋蓋或有約束框排架結構變形的內縱墻的中間跨屋蓋上部天窗架兩側的豎向支撐，效應增大系數(shù)應按下式計算：結構地震作用效應的調整屬于下表所列的結構構件及其連接的地震作用效應，應乘以表中規(guī)定的增大系數(shù)進行調整。序號結 構

9、 或 構 件增大系數(shù)1框架的角柱，兩個方向均設支撐的共用柱1.32框架中的轉換梁1.23框排架結構的柱間支撐交叉形支撐、單斜桿支撐 1.2人字形支撐、門形支撐1.34支承于屋面或平臺上且按雙質點體系底部剪力法計算時煙囪、放散管3.0管道及其支架1.5抗震驗算包含：梁、柱及其節(jié)點抗震驗算；構件連接抗震驗算；支撐抗震設計。抗震驗算涉及的內容很多只是公式化，涉及內容要在具體構件的計算時查閱便可，此處不再累贅公式內容，僅提出部分講解，公式請參閱構筑物抗震設計規(guī)范，如有不理解之處可提出來討論?？拐痱炈憧蚣芰荷蠘牵ㄎ荩┟姘鍖儆谙铝星闆r之一時，可不進行框架梁的整體穩(wěn)定性驗算：1鋼梁與混凝土板按組合結構設計。

10、2鋼梁上有抗剪連接件的混凝土現(xiàn)澆板。3在梁的受壓翼緣上密鋪鋼板且與其牢固連接。7度9度時，框排架結構主要構件與節(jié)點的連接可采用焊接、摩擦型高強度螺栓連接或栓焊混合連接。采用焊接時,對框架節(jié)點構件板件的對接連接應采用全焊透的焊接連接?？拐痱炈?度9度時，框排架結構構件節(jié)點連接的抗震驗算，應符合下列規(guī)定：1對可能出現(xiàn)塑性鉸的下列主要節(jié)點，應按節(jié)點連接的最大承載力不小于構件的塑性承載力進行設計：1)框架梁柱節(jié)點連接；2)排架和框架的柱間支撐與排架、框架的節(jié)點連接；3)重要的多層框排架柱與基礎的剛接節(jié)點連接。2主要的傳遞或承受地震作用的構件拼接，當不位于構件塑性區(qū)時，其承載力不應小于該處作用效應值的1

11、.1倍；同時，梁、柱拼接的受彎承載力尚不得低于0.5 ， 和 分別為梁柱截面的彈性截面模量和鋼材屈服強度?？拐痱炈闩偶苤g支撐，宜采用中心支撐。支撐的設置，應符合下列規(guī)定：1每一個結構單元的各柱列，應在其中部或接近中部的開間內沿柱全高設置一道柱間支撐圖7.6.1（a）。7度時，結構單元長度超過120m（重屋蓋）或150m（輕屋蓋）；8度、9度時，結構單元長度超過90m（重屋蓋）或120m（輕屋蓋）時，宜在單元長度的1/3處的開間內設置兩道柱間支撐圖7.6.1（b）。有吊車的廠房，尚應在結構單元的兩端開間內的上柱范圍內設置上柱支撐。2結構單元內，沿各柱列的柱頂宜設置通長的受壓系桿，受壓系桿可與屋

12、架端部系桿合并設置?？拐痱炈?結構單元內，各柱列柱間支撐的側移剛度應按下列規(guī)定確定：1)同列柱內上段柱的柱間支撐側移剛度，不宜大于下段柱的柱間支撐側移剛度；2)同一柱間采用雙片支撐時，其側移剛度宜相同；3)結構單元內，設有不約束結構變形的縱向側墻時，各柱列柱間支撐的側移剛度宜相接近，但邊列柱的柱間支撐的側移剛度不宜大于中列柱柱間支撐的側移剛度；當兩側邊列柱有約束結構變形的縱向側墻時，中列柱柱間支撐的側移剛度應大于邊列柱間支撐的側移剛度?？拐痱炈阒螚U件平面外長細比，宜小于平面內的長細比。排架交叉形柱間支撐，應符合下列規(guī)定：1交叉形支撐斜桿的長細比，不應超過表7.6.3的規(guī)定。支撐位置烈 度67

13、89上柱支撐250250200150下柱支撐200200150150抗震驗算排架的人字形和門形柱間支撐，應符合下列規(guī)定：1上柱、下柱支撐斜桿的長細比，均不應超過表7.6.3 中對下柱支撐的規(guī)定。2壓桿強度設計值應乘以承載力折減系數(shù)，其值可按表7.6.4取用。 長細比鋼材牌號60708090100120150200Q2350.8160.7920.7690.7470.7270.6890.6390.571Q3450.7850.7580.7330.7090.6870.6460.5940.523抗震驗算框架縱向柱間支撐布置，應符合下列規(guī)定：1柱間支撐宜設置于柱列中部附近，當縱向柱數(shù)較少時，亦可在兩端設置

14、。多層多跨框架縱向柱間支撐宜布置在質心附近，且宜減小上下層間剛心的偏移。2縱向支撐宜設置在同一開間內，無法滿足時，可局部設置在相鄰的開間內?？蚺偶芙Y構中排架屋蓋支撐的布置,可按構筑物抗震設計規(guī)范第6.5節(jié)的有關規(guī)定采用；框架結構部分各柱列側移剛度相差較大或各層質量分布不均勻，且可能造成結構扭轉時，應在單層與多層相連部位沿全長設置縱向支撐?？拐痱炈憧蚣苤行闹危瑧舷铝幸?guī)定：1支撐形式應符合構筑物抗震設計規(guī)范第7.6.5條的規(guī)定。2支撐壓桿由組合截面構成時，其板件寬厚比不應超過現(xiàn)行國家標準建筑抗震設計規(guī)范GB50011的有關規(guī)定。3支撐桿件的長細比，應符合現(xiàn)行國家標準建筑抗震設計規(guī)范GB500

15、11的有關規(guī)定。4人字形支撐的水平桿兼作框架橫梁時，構造上應保持節(jié)點處梁的連續(xù)貫通，計算框架梁在重力荷載下的內力時，不應計入支撐的支承作用；但在支撐計算時，應計入由框架梁傳來的重力荷載。5框架各柱列的縱向側移剛度宜相等或接近。上層支撐的側移剛度不得大于與其相連的下層支撐的側移剛度。同一層內設置數(shù)道支撐時，其側移剛度亦應相接近?？拐饦嬙齑胧﹤鬟f地震作用的主要節(jié)點及其構件的連接，宜采用高強度螺栓連接，亦可采用焊接連接。 8度、9度時框排架結構主要承重構件的連接，不應采用普通螺栓連接。框架的梁、柱剛接時，梁翼緣與柱應采用全焊透焊接，梁腹板與柱宜采用高強度螺栓連接。構件的焊接連接，應符合下列規(guī)定：1所有傳力的焊接連接，不得采用間斷焊縫；傳遞地震作用的桿端側面角焊縫，其有效計算長度不宜大于焊腳尺寸的40倍。2框架節(jié)點連接中，與受力方向垂直的焊縫宜采用全焊透的對接焊縫。3在同一傳力焊接連接中，不宜采用側面角焊縫與端部角焊縫并用的焊接連接。抗震構造措施承受地震作用的高強度螺栓連接，不宜采用承壓型高強度螺栓?？蚣芰?、柱現(xiàn)場拼接時，應采用等強的拼材與連接件；翼緣采用焊接