建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第7章多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)課件

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第7章多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第7章多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)1世界上第一個(gè)多層鋼結(jié)構(gòu)建筑（1872年建于巴黎）著名鋼結(jié)構(gòu)建筑世界上第一個(gè)多層鋼結(jié)構(gòu)建筑（1872年建于巴黎）著名鋼結(jié)構(gòu)建2美國紐約世貿(mào)大廈美國紐約世貿(mào)大廈3§7.1多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋

抗震特性及震害分析

鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（１）各向同性的均質(zhì)材料，強(qiáng)度易于保證，結(jié)構(gòu)的可靠性大；（２）輕質(zhì)高強(qiáng)，使結(jié)構(gòu)所受地震作用減小；（３）良好的延性性能，使結(jié)構(gòu)具有較大的變形能力，保證結(jié)構(gòu)的抗震

安全性；若設(shè)計(jì)與制造不當(dāng)，可能發(fā)生構(gòu)件的失穩(wěn)和材料的脆性破壞。震害舉例及比較1976年唐山大地震后對(duì)唐山鋼鐵廠震害調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)參數(shù)結(jié)構(gòu)形式總建筑面積(萬m2)倒塌和嚴(yán)重破壞比例中等破壞比例鋼結(jié)構(gòu)3.6709.3%鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)4.0623.2%47.9%砌體結(jié)構(gòu)3.0941.2%20.9%表7.1

唐山鋼鐵廠震害調(diào)查資料§7.1多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震特性及震害分析4鋼結(jié)構(gòu)房屋受地震作用的破壞形式主要有：

結(jié)構(gòu)倒塌；節(jié)點(diǎn)破壞；構(gòu)件破壞；基礎(chǔ)錨固破壞1）結(jié)構(gòu)倒塌結(jié)構(gòu)倒塌是地震中結(jié)構(gòu)破壞最嚴(yán)重的形式主要原因：存在結(jié)構(gòu)薄弱層2）節(jié)點(diǎn)破壞節(jié)點(diǎn)破壞是地震中發(fā)生最多的一種破壞形式主要原因：節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工中，構(gòu)造及焊縫存在缺陷；節(jié)點(diǎn)區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中、受力不均鋼結(jié)構(gòu)房屋在地震中嚴(yán)重破壞或倒塌與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平關(guān)系很大鋼結(jié)構(gòu)房屋受地震作用的破壞形式主要有：1）結(jié)構(gòu)倒塌結(jié)構(gòu)倒塌是5節(jié)點(diǎn)破壞(螺栓破壞)節(jié)點(diǎn)破壞(螺栓破壞)6節(jié)點(diǎn)破壞(焊縫破壞)節(jié)點(diǎn)破壞(焊縫破壞)73）構(gòu)件破壞多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的主要形式有：

1.支撐的破壞與失穩(wěn)

支撐在地震中所受的壓力超過其屈曲臨界力時(shí)，即出現(xiàn)破壞或失穩(wěn)

構(gòu)件破壞（支撐破壞）3）構(gòu)件破壞多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的主要形式有：構(gòu)件破壞82.梁柱局部破壞對(duì)于框架柱：主要表現(xiàn)為翼緣屈曲、翼緣撕裂，甚至?xí)霈F(xiàn)水平裂縫或斷裂破壞對(duì)于框架梁：主要表現(xiàn)為翼緣屈曲、腹板屈曲和開裂、扭轉(zhuǎn)屈曲等構(gòu)件破壞（柱剪斷）2.梁柱局部破壞對(duì)于框架柱：對(duì)于框架梁：構(gòu)件破壞（柱剪斷）94)基礎(chǔ)錨固破壞主要表現(xiàn)：柱腳處的地腳螺栓脫開、混凝土破碎導(dǎo)致錨固失效、連接板斷裂等主要原因：設(shè)計(jì)中未預(yù)料到地震時(shí)柱將產(chǎn)生相當(dāng)大的拉力，以及地震開始時(shí)出現(xiàn)豎向振動(dòng)

基礎(chǔ)錨固破壞4)基礎(chǔ)錨固破壞主要表現(xiàn)：柱腳處的地腳螺栓脫開、混凝土破碎10§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

房屋高度烈度6789≤50m

四三二>50m四三二一7.2.1鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震等級(jí)

鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防分類、烈度和房屋高度采用不同的抗震等級(jí)表7.2鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震等級(jí)§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定11§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

7.2.2

結(jié)構(gòu)選型１.多、高層鋼結(jié)構(gòu)的體系多、高層鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有框架體系、框架一支撐（抗震墻板）體系、筒體體系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）和巨型框架體系。（1）框架體系

框架體系是沿房屋縱橫方向由多榀平面框架構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力主要決定于梁柱構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度與延性，故節(jié)點(diǎn)常采用剛性連接節(jié)點(diǎn)。（2）框架－支撐體系

框架－支撐體系是在框架體系中沿結(jié)構(gòu)的縱、橫兩個(gè)方向均勻布置一定數(shù)量的支撐所形成的結(jié)構(gòu)體系。支撐體系的布置由建筑要求及結(jié)構(gòu)功能來確定§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定12①支撐類型

支撐類型的選擇與是否抗震有關(guān)，也與建筑的層高、柱距以及建筑使用要求有關(guān)Ａ.中心支撐

中心支撐是指斜桿、橫梁及柱匯交于一點(diǎn)的支撐體系，或兩根斜桿與橫桿匯交于一點(diǎn)，也可與柱子匯交于一點(diǎn)，但匯交時(shí)均無偏心距如右圖：(a)X形支撐；(b）單斜支撐；(c）人字形支撐；(d)K形支撐；(e)V形支撐①支撐類型支撐類型的選擇與是否抗震有關(guān)，也與建13中心支撐的利弊：有利：具有較大的側(cè)向剛度，對(duì)減小結(jié)構(gòu)的水平位移和改善結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布是有效的。不利：在往復(fù)的水平地震作用下，會(huì)產(chǎn)生下列后果：(a)支撐斜桿重復(fù)壓曲后，其抗壓承載力急劇降低；(b)支撐的兩側(cè)柱子產(chǎn)生壓縮變形和拉伸變形時(shí)，由于支撐的端節(jié)點(diǎn)實(shí)際構(gòu)造做法并非鉸接，引發(fā)支撐產(chǎn)生很大的內(nèi)力和應(yīng)力；(c)斜桿從受壓的壓曲狀態(tài)變?yōu)槭芾鞝顟B(tài)，將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊作用力，使支撐及其節(jié)點(diǎn)和相鄰的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力；(d)同一層支撐框架內(nèi)的斜桿輪流壓曲又不能恢復(fù)(拉直)，樓層的受剪承載力迅速降低。中心支撐的利弊：有利：具有較大的側(cè)向剛度，對(duì)減小結(jié)構(gòu)的水平位14Ｂ.偏心支撐

偏心支撐是指支撐斜桿的兩端，至少有一端與梁相交（不在柱節(jié)點(diǎn)處），另一端可在梁與柱交點(diǎn)處連接，或偏離另一根支撐斜桿一段長度與梁連接，并在支撐斜桿桿端與柱子之間構(gòu)成一耗能梁段，或在兩根支撐與桿之間構(gòu)成一耗能梁段的支撐。

偏心支撐與中心支撐相比具有較大的延性，它是適宜用于高烈度地區(qū)的一種新型支撐體系偏心支撐類型：（a）門架式1；（b）門架式2；（c）單斜桿式；（d）人字形式；（e）V字形式Ｂ.偏心支撐偏心支撐是指支撐斜桿的兩端，至15

3）框架－抗震墻板體系

框架－抗震墻板體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的抗震墻板?？拐饓Π逯饕愋停?/p>

①鋼板抗震墻板

②內(nèi)藏鋼板支撐抗震墻墻板

③帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板內(nèi)藏鋼板剪力墻板與框架的連接帶豎縫剪力墻板與框架的連接3）框架－抗震墻板體系抗震墻板主要類型：16(4）筒體體系筒體結(jié)構(gòu)體系可分為框架筒、桁架筒、筒中筒及束筒等體系。如右圖：(a）框架筒；(b）桁架筒；(c）筒中筒；(d）束筒(4）筒體體系如右圖：17（5）巨型框架體系巨型框架體系是由柱距較大的立體桁架梁柱及立體桁架梁構(gòu)成。巨型框架結(jié)構(gòu)型式(a）桁架型；(b）斜格型；(c）框筒型（5）巨型框架體系巨型框架結(jié)構(gòu)型式182)結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)類型的選擇關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性《抗震規(guī)范》規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)民用房屋的結(jié)構(gòu)類型和最大高度應(yīng)符合表7.3的要求。表7.3鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度(m)結(jié)構(gòu)類型6、7度（0.1g）7度（0.15g）8度9度（0.40g）（0.20g）（0.30g）框架11090907050框架-中心支撐220200180150120框架-偏心支撐（延性墻板）240220200180160筒體（框筒、筒中筒、桁架筒，束筒）和巨型框架3002802602401802)結(jié)構(gòu)選型表7.3鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度(m)結(jié)構(gòu)19

結(jié)構(gòu)的高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和人在建筑中的舒適感等有重要影響，鋼結(jié)構(gòu)民用房屋適用的最大高寬比見下表。表7.4

鋼結(jié)構(gòu)民用房屋適用的最大高寬比烈度6度、7度8度9度最大高寬比6.56.05.5

根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的思想，多層鋼結(jié)構(gòu)要根據(jù)安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則按多道防線設(shè)計(jì)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)：梁是這種結(jié)構(gòu)的第一道抗震防線；框架-支撐體系：支撐或者延性墻板作為第一道抗震防線；偏心支撐體系：梁的耗能段作為第一道抗震防線結(jié)構(gòu)的高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和人在建筑中的舒適感等20§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

7.2.3

結(jié)構(gòu)平面布置

1)結(jié)構(gòu)平、立面布置以及防震縫的設(shè)置結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)遵守抗震概念設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性的原則。建筑平面宜簡單規(guī)則，并使結(jié)構(gòu)各層的抗側(cè)力剛度中心與質(zhì)量中心接近或重合，同時(shí)各層剛心與質(zhì)心接近在同一豎直線上

鋼結(jié)構(gòu)一般不宜設(shè)防震縫，需要設(shè)置防震縫時(shí)，縫的寬度應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍。2)支撐的設(shè)置要求采用框架-支撐結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)符合下列規(guī)定：

①支撐框架的兩個(gè)方向的布置均宜基本對(duì)稱，支撐框架之間樓蓋的長寬比不宜大于3?！?.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定21

②三、四級(jí)且高度不大于50m的鋼結(jié)構(gòu)房屋宜采用中心支撐，也可采用偏心支撐、屈曲約束支撐等消能支撐。

③中心支撐框架宜采用交叉支撐，也可采用人字支撐或單斜桿支撐，不宜采用K形支撐；

④偏心支撐框架的每根支撐應(yīng)至少有一端與框架梁連接，并在支撐與梁交點(diǎn)和柱之間或同一跨內(nèi)另一支撐與梁交點(diǎn)之間形成消能梁段。

⑤采用屈曲約束支撐時(shí)，宜采用人字支撐、成對(duì)布置的單斜桿支撐等形式，不應(yīng)采用K形或X形，支撐與柱的夾角宜在35°～55°之間。②三、四級(jí)且高度不大于50m的鋼結(jié)構(gòu)房屋宜采用中心支223)鋼結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋主要形式:壓型鋼板組合樓板1.組合樓板（見下圖）2.非組合樓板3.裝配整體式鋼筋混凝土樓板4.裝配式樓板3)鋼結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋主要形式:壓型鋼板組合樓板1.234)

鋼結(jié)構(gòu)房屋的地下室

鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)置地下室時(shí)，框架－支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)中豎向連續(xù)布置的支撐（抗震墻板）應(yīng)延伸至基礎(chǔ)，框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層4)鋼結(jié)構(gòu)房屋的地下室鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)置地下室時(shí)24§7.3多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震計(jì)算

7.3.1一般計(jì)算原則采用兩階段設(shè)計(jì)方法：第一階段設(shè)計(jì)應(yīng)按多遇地震計(jì)算地震作用第二階段設(shè)計(jì)應(yīng)按罕遇地震計(jì)算地震作用

當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈性分析時(shí)，宜考慮現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板與鋼梁的共同工作；當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性分析時(shí)，可不考慮樓板與梁的共同工作。

對(duì)于框架彈性分析，計(jì)算壓型鋼板組合樓蓋中梁的截面慣性矩時(shí)，對(duì)兩側(cè)有樓板的梁宜取1.5Ib，對(duì)僅一側(cè)有樓板的梁宜取1.2Ib注意：§7.3多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震計(jì)算7.3.25§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

7.3.2水平地震作用下鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算與變形驗(yàn)算1)地震作用下的內(nèi)力計(jì)算（1）多遇地震作用下

結(jié)構(gòu)在第一階段多遇地震作用下的抗震設(shè)計(jì)中，其地震作用效應(yīng)采取彈性方法計(jì)算：可根據(jù)不同情況，采用底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法以及時(shí)程分析法等方法。（2）罕遇地震作用下

高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段的抗震驗(yàn)算應(yīng)采用時(shí)程分析法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析?！?.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定26阻尼比取值：多高層鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)小，具體取值見下表

高度阻尼比不大于50m50到200m大于200m多遇地震作用0.04(0.045)0.03(0.035)0.02(0.025)罕遇地震作用0.050.050.05括號(hào)內(nèi)數(shù)值為心支撐框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%時(shí)的阻尼比數(shù)值多高層鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比值阻尼比取值：多高層鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)小，具體取值見27構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整各主要構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整如下：

1.對(duì)于框架梁，可不按柱軸線處的內(nèi)力而按梁端截面的內(nèi)力設(shè)計(jì)。2.對(duì)工字形截面柱，宜計(jì)入梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響；對(duì)箱形柱框架、中心支撐框架和不超過50m的鋼結(jié)構(gòu)，其層間位移計(jì)算可不計(jì)入梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形的影響，近似按框架軸線進(jìn)行分析。3.對(duì)于鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)的斜桿可按端部鉸接桿計(jì)算；其框架部分按剛

度分配計(jì)算得到的地震層剪力應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)，達(dá)到不小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的25%和框架部分計(jì)算最大地震層剪力1.8倍二者的較小值。4.中心支撐框架的斜桿軸線偏離梁柱軸線交點(diǎn)不超過支撐桿件的寬度時(shí)，仍可按中心支撐框架分析，但應(yīng)計(jì)及由此產(chǎn)生的附加彎矩。構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整各主要構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整如下：1.對(duì)于框架梁，28對(duì)于偏心支撐框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)按下列要求調(diào)整：①支撐斜桿的軸力設(shè)計(jì)值，應(yīng)取與支撐斜桿相連接的消能梁段達(dá)到受剪承載力時(shí)支撐斜桿軸力與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級(jí)不應(yīng)小于1.4，二級(jí)不應(yīng)小于1.3，三級(jí)不應(yīng)小于1.2。②位于消能梁段同一跨的框架梁內(nèi)力設(shè)計(jì)值，應(yīng)取消能梁段達(dá)到受剪承載力時(shí)框架梁內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級(jí)不應(yīng)小于1.3，二級(jí)不應(yīng)小于1.2，三級(jí)不應(yīng)小于1.1。

③框架柱的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，應(yīng)取消能段達(dá)到受剪承載力時(shí)柱內(nèi)力

與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級(jí)不應(yīng)小于1.3，二級(jí)不應(yīng)小于1.2，三級(jí)不應(yīng)小于1.1。對(duì)于內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板和帶豎縫鋼筋混凝土墻板結(jié)構(gòu)：帶豎縫鋼筋混凝土墻板可僅承受水平荷載產(chǎn)生的剪力，不承受豎向荷載產(chǎn)生的壓力。鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件下的鋼框架柱，地震內(nèi)力應(yīng)乘以1.5的增大系數(shù)。對(duì)于偏心支撐框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)按下列要求調(diào)整：①支撐斜桿的軸力設(shè)計(jì)29鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定高層鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定傾覆穩(wěn)定壓曲穩(wěn)定——通過限制高寬比來滿足整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定高層鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定傾覆穩(wěn)定壓曲穩(wěn)定——通過限制30§7.3多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

7.3.3鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力驗(yàn)算

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要體現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的原則，保證節(jié)點(diǎn)可靠性，實(shí)現(xiàn)合理的耗能機(jī)制。為此，需要進(jìn)行構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)承載力和穩(wěn)定性驗(yàn)算。（a）強(qiáng)柱弱梁型框架（b）強(qiáng)柱弱梁型框架塑性鉸分布圖§7.3多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定311)

鋼框架節(jié)點(diǎn)處的抗震承載力驗(yàn)算

“強(qiáng)柱弱梁”是抗震設(shè)計(jì)的基本要求。為此，柱端應(yīng)比梁端有更大的承載能力儲(chǔ)備。強(qiáng)柱弱梁型框架屈服時(shí)產(chǎn)生塑性變形而耗能的構(gòu)件比強(qiáng)梁弱柱型框架多

強(qiáng)柱弱梁型框架屈服時(shí)產(chǎn)生塑性變形而耗能的構(gòu)件比強(qiáng)梁弱柱型框架多強(qiáng)柱弱梁型框架的抗震性能較強(qiáng)梁弱柱型框架優(yōu)越

1)鋼框架節(jié)點(diǎn)處的抗震承載力驗(yàn)算“強(qiáng)柱弱梁”是抗震32為保證鋼框架為強(qiáng)柱弱梁型，框架的任一梁柱節(jié)點(diǎn)處需滿足：等截面梁：端部翼緣變截面的梁：(7.1a)(7.1b)為保證鋼框架為強(qiáng)柱弱梁型，框架的任一梁柱節(jié)點(diǎn)處需滿足：等截33

為了保證在大震作用下，使柱和梁連接的節(jié)點(diǎn)域腹板不致局部失穩(wěn)，以利于吸收和耗散地震能量，在柱與梁連接處，柱應(yīng)設(shè)置與梁上下翼緣位置對(duì)應(yīng)的加勁肋，使之與柱翼緣相包圍處形成梁柱節(jié)點(diǎn)域。節(jié)點(diǎn)域的屈服承載力應(yīng)滿足下式要求：（7.2）對(duì)工字形截面柱（7.3）箱形截面柱（7.4）圓管形截面柱

（7.5）為了保證在大震作用下，使柱和梁連接的節(jié)點(diǎn)域腹34

為保證工字形截面柱和箱形截面柱的節(jié)點(diǎn)域的穩(wěn)定，節(jié)點(diǎn)域腹板的厚度應(yīng)滿足：

節(jié)點(diǎn)域的受剪承載力：（7.6）（7.7）2)

中心支撐框架構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算

在反復(fù)荷載作用下，支撐斜桿容易出現(xiàn)彈塑性屈曲后承載力退化現(xiàn)象

多遇地震作用效應(yīng)組合下，支撐斜桿的受壓承載力應(yīng)按下式進(jìn)行：（7.8）為保證工字形截面柱和箱形截面柱的節(jié)點(diǎn)域的穩(wěn)定35（7.9）（7.10）3)

偏心支撐框架構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算偏心支撐框架的設(shè)計(jì)原則：強(qiáng)柱、強(qiáng)支撐和弱消能梁段消能梁段的受剪承載力驗(yàn)算：當(dāng)時(shí)，(7.11a)當(dāng)時(shí)，(7.11b)（7.9）（7.10）3)偏心支撐框架構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算364）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的抗震承載力驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)連接的設(shè)計(jì)原則:強(qiáng)連接弱桿件梁與柱剛性連接的極限受彎、受剪承載力，應(yīng)符合下列要求：(7.12)(7.13)(1)梁與柱剛性連接的極限承載力驗(yàn)算4）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的抗震承載力驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)連接的設(shè)計(jì)原則:強(qiáng)連37(2)支撐與框架的連接及梁、柱、支撐的拼接極限承載力驗(yàn)算螺栓連接在支撐軸線方向的極限承載力：支撐連接和拼接：

(7.14a)梁的拼接：(7.14b)柱的拼接：(7.14c)(3)柱腳與基礎(chǔ)的連接極限承載力驗(yàn)算柱腳與基礎(chǔ)的連接極限承載力：(7.15)(2)支撐與框架的連接及梁、柱、支撐的拼接極限承載力驗(yàn)算螺38§7.4多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施

7.4.1鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施框架柱的長細(xì)比柱的變形能力與長細(xì)比的關(guān)系

由于幾何非線性（P-δ效應(yīng)）的影響，柱的彎曲變形能力與柱的長細(xì)比有關(guān)柱的長細(xì)比越大彎曲變形能力越小§7.4多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施7.439框架梁、柱板件的寬厚比一組梁柱試件，研究其在反復(fù)加載下的受力變形情況

框架梁、柱板件的寬厚比一組梁柱試件，研究其在反復(fù)加載下的受力40梁柱試件在反復(fù)加載下的受力變形情況：b/t=16隨著構(gòu)件板件寬厚比的增大構(gòu)件反復(fù)受載的承載能力與耗能能力將降低b/t=8b/t=11

原因：寬厚比較大，則在受力過程中它們?nèi)菀壮霈F(xiàn)局部失穩(wěn)梁柱試件在反復(fù)加載下的受力變形情況：b/t=16隨著構(gòu)件板41框架柱的轉(zhuǎn)動(dòng)變形能力要求比框架梁的轉(zhuǎn)動(dòng)變形要求低框架柱的板件寬厚比限值可比框架梁的板件寬厚比限值大寬厚比限值要求：板件名稱一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)柱工字形截面翼緣外伸部分工字形截面腹板箱形截面壁板104333114536124838135240梁工字形截面和箱形截面翼緣外伸部分991011箱形截面翼緣在兩腹板之間部分30303236工字形截面和箱形截面腹板

≤60≤65≤70≤75表7.6框架梁、柱板件寬厚比限值框架柱的轉(zhuǎn)動(dòng)變形能力要求比框架梁的轉(zhuǎn)動(dòng)變形要求低框架柱的板件42梁與柱的連接構(gòu)造梁柱的連接構(gòu)造，應(yīng)符合下列要求：

（1）梁與柱的連宜采用柱貫通型

（2）柱在兩個(gè)互相垂直的方向都與梁剛接時(shí)，宜采用箱形截面；當(dāng)僅在一個(gè)方向與梁剛接時(shí)，宜采用工字型截面，并將柱腹板

置于剛接框架平面內(nèi)（3）梁翼緣與柱翼緣應(yīng)采用全熔透坡口焊縫

（4）柱在梁翼緣對(duì)應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，且加勁肋厚度不應(yīng)小于梁翼緣厚度（5）梁腹板宜采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓與柱連接板連接（6）腹板連接板與柱的焊接，當(dāng)板厚不大于16mm時(shí)應(yīng)采用雙面角焊縫；板厚大于16mm時(shí)采用K形坡口對(duì)接焊縫（7）一級(jí)和二級(jí)時(shí)，宜采用能將塑性鉸自梁端外移的端部擴(kuò)大形連接、梁端加蓋板或骨形連接梁與柱的連接構(gòu)造梁柱的連接構(gòu)造，應(yīng)符合下列要求：（1）43節(jié)點(diǎn)域補(bǔ)強(qiáng)及節(jié)點(diǎn)附近構(gòu)造措施

節(jié)點(diǎn)域的腹板厚度不滿足式(7.2)和式(7.6)、(7.7)的穩(wěn)定要求時(shí)，應(yīng)采取加厚柱腹板或采取貼焊補(bǔ)強(qiáng)板的措施為了保證結(jié)構(gòu)在塑性區(qū)的整體性，梁與柱剛性連接時(shí)，柱在梁翼緣上下各500mm的范圍內(nèi)，柱翼緣與柱腹板間或箱形柱壁板間的連接焊縫應(yīng)采用全熔透坡口焊縫。剛接柱腳

鋼結(jié)構(gòu)的剛接柱腳宜采用埋入式；在6度、7度抗震時(shí)可采用外包式柱腳：對(duì)于6、7度且高度不超過50m的情況也可采用外露式柱腳。節(jié)點(diǎn)域補(bǔ)強(qiáng)及節(jié)點(diǎn)附近構(gòu)造措施節(jié)點(diǎn)域的腹板厚度44§7.4多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施

7.4.2鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施框架部分的構(gòu)造措施

當(dāng)房屋高度不高于100m且框架部分按計(jì)算分配的地震剪力不大于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的25%時(shí)，一、二、三級(jí)的抗震構(gòu)造措施可按框架結(jié)構(gòu)降低一級(jí)的相應(yīng)要求采用中心支撐桿件的構(gòu)造措施1.布置原則

當(dāng)中心支撐采用只能受拉的單斜桿體系時(shí)，應(yīng)同時(shí)設(shè)置不同傾斜方向的兩組斜桿，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%?！?.4多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施7.445長細(xì)比按壓桿設(shè)計(jì)時(shí)：不大于四級(jí)采用拉桿設(shè)計(jì)時(shí)：不大于180板件寬厚比

為限值支撐壓曲造成的支撐板件的局部屈曲對(duì)支撐承載力及耗能能力的影響，對(duì)支撐板件的寬厚比需限值更嚴(yán)，應(yīng)不大于下表規(guī)定的限值：板件名稱一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)翼緣外伸部分891013工字形截面腹板25262733箱形截面腹板18202530圓管外徑與壁厚比38404042表7.7

鋼結(jié)構(gòu)中心支撐板件寬厚比限值長細(xì)比按壓桿設(shè)計(jì)時(shí)：不大于四級(jí)采用拉桿設(shè)計(jì)時(shí)：不大于180板46節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求當(dāng)結(jié)構(gòu)超過12層時(shí)，支撐宜采用H型鋼制作，兩端與框架可采用剛接構(gòu)造H型鋼支撐連接節(jié)點(diǎn)示例

節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求當(dāng)結(jié)構(gòu)超過12層時(shí)，支撐宜采用H型鋼制作47當(dāng)結(jié)構(gòu)不超過12層時(shí)，若支撐與框架采用節(jié)點(diǎn)板連接，支撐端部至節(jié)點(diǎn)板嵌固點(diǎn)在支撐桿件方向的距離，不應(yīng)小于節(jié)點(diǎn)板厚度的2倍支撐端部節(jié)點(diǎn)板構(gòu)造示意圖當(dāng)結(jié)構(gòu)不超過12層時(shí)，若支撐與框架采用節(jié)點(diǎn)板連接，48§7.4多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施

7.4.3鋼框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施偏心支撐框架的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)保證罕遇地震下結(jié)構(gòu)屈服發(fā)生消能梁段上消能梁段的構(gòu)造措施消能梁的屈服形式有兩種剪切屈服型彎曲屈服型這種消能梁段的偏心支撐框架的剛度和承載力較大，延性和耗能性能較好§7.4多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施7.4491.基本規(guī)定：

消能梁段的鋼材屈服強(qiáng)度不應(yīng)大于345MPa。消能梁段的腹板不得貼焊補(bǔ)強(qiáng)板，也不得開洞2.梁板件的寬厚比限值板件的寬厚比不應(yīng)大于表7.8規(guī)定的限值。表7.8偏心支撐框架梁板件寬厚比限值板件名稱寬厚比限值翼緣外伸部分8腹板當(dāng)

時(shí)當(dāng)

時(shí)1.基本規(guī)定：消能梁段的鋼材屈服強(qiáng)度不應(yīng)大于503.消能梁段的長度規(guī)定當(dāng)

時(shí)

為保證消能梁段具有良好的滯回性能，消能梁段的長度a應(yīng)符合下列規(guī)定(7.16)當(dāng)

時(shí)(7.17)3.消能梁段的長度規(guī)定當(dāng)514.消能梁段腹板的加勁肋設(shè)置要求

在消能梁段中部應(yīng)設(shè)加勁肋，加勁肋間距c應(yīng)根據(jù)消能梁段長度a確定:最大間距為

最大間距為

當(dāng)a介于以上兩者之間最大間距用線性插值確定

4.消能梁段腹板的加勁肋設(shè)置要求在消能梁段中部應(yīng)設(shè)加52

消能梁段加勁肋的寬度不應(yīng)小于（

），厚度不應(yīng)小于

和10mm。消能梁段與柱連接的構(gòu)造措施

①消能梁段與柱連接時(shí)，其長度不得大于

，且應(yīng)滿足第7.3節(jié)中有關(guān)偏心支撐框架構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算的規(guī)定。

②消能梁段翼緣與柱翼緣之間應(yīng)采用坡口全熔透對(duì)接焊縫連接，消能梁段腹板與柱之間就采用角焊縫（氣體保護(hù)焊）連接；角焊縫的承載力不得小于消能梁段腹板的軸力、剪力和彎矩同時(shí)作用時(shí)的承載力

③消能梁段與柱腹板連接時(shí)，消能梁段翼緣與橫向加勁肋間應(yīng)采用坡口全熔透焊縫，其腹板與柱連接板間應(yīng)采用角焊縫（氣體保護(hù)焊）連接；角焊縫的承載力不得小于消能梁段腹板的軸力、剪力和彎矩同時(shí)作用時(shí)的承載力消能梁段加勁肋的寬度不應(yīng)小于（），53側(cè)向穩(wěn)定性構(gòu)造要求消能梁段兩端上下翼緣應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐，支撐的軸力設(shè)計(jì)值不得小于消能梁段翼緣軸向承載力設(shè)計(jì)值的6%

偏心支撐框架非消能梁段的上下翼緣，應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐，支撐的軸力設(shè)計(jì)值不得小于梁翼緣軸向承載力的2%側(cè)向穩(wěn)定性構(gòu)造要求消能梁段兩端上下翼緣應(yīng)設(shè)置54第七章結(jié)束！第七章結(jié)束！55建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第7章多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第7章多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)56世界上第一個(gè)多層鋼結(jié)構(gòu)建筑（1872年建于巴黎）著名鋼結(jié)構(gòu)建筑世界上第一個(gè)多層鋼結(jié)構(gòu)建筑（1872年建于巴黎）著名鋼結(jié)構(gòu)建57美國紐約世貿(mào)大廈美國紐約世貿(mào)大廈58§7.1多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋

抗震特性及震害分析

鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（１）各向同性的均質(zhì)材料，強(qiáng)度易于保證，結(jié)構(gòu)的可靠性大；（２）輕質(zhì)高強(qiáng)，使結(jié)構(gòu)所受地震作用減??；（３）良好的延性性能，使結(jié)構(gòu)具有較大的變形能力，保證結(jié)構(gòu)的抗震

安全性；若設(shè)計(jì)與制造不當(dāng)，可能發(fā)生構(gòu)件的失穩(wěn)和材料的脆性破壞。震害舉例及比較1976年唐山大地震后對(duì)唐山鋼鐵廠震害調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)參數(shù)結(jié)構(gòu)形式總建筑面積(萬m2)倒塌和嚴(yán)重破壞比例中等破壞比例鋼結(jié)構(gòu)3.6709.3%鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)4.0623.2%47.9%砌體結(jié)構(gòu)3.0941.2%20.9%表7.1

唐山鋼鐵廠震害調(diào)查資料§7.1多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震特性及震害分析59鋼結(jié)構(gòu)房屋受地震作用的破壞形式主要有：

結(jié)構(gòu)倒塌；節(jié)點(diǎn)破壞；構(gòu)件破壞；基礎(chǔ)錨固破壞1）結(jié)構(gòu)倒塌結(jié)構(gòu)倒塌是地震中結(jié)構(gòu)破壞最嚴(yán)重的形式主要原因：存在結(jié)構(gòu)薄弱層2）節(jié)點(diǎn)破壞節(jié)點(diǎn)破壞是地震中發(fā)生最多的一種破壞形式主要原因：節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工中，構(gòu)造及焊縫存在缺陷；節(jié)點(diǎn)區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中、受力不均鋼結(jié)構(gòu)房屋在地震中嚴(yán)重破壞或倒塌與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平關(guān)系很大鋼結(jié)構(gòu)房屋受地震作用的破壞形式主要有：1）結(jié)構(gòu)倒塌結(jié)構(gòu)倒塌是60節(jié)點(diǎn)破壞(螺栓破壞)節(jié)點(diǎn)破壞(螺栓破壞)61節(jié)點(diǎn)破壞(焊縫破壞)節(jié)點(diǎn)破壞(焊縫破壞)623）構(gòu)件破壞多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的主要形式有：

1.支撐的破壞與失穩(wěn)

支撐在地震中所受的壓力超過其屈曲臨界力時(shí)，即出現(xiàn)破壞或失穩(wěn)

構(gòu)件破壞（支撐破壞）3）構(gòu)件破壞多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的主要形式有：構(gòu)件破壞632.梁柱局部破壞對(duì)于框架柱：主要表現(xiàn)為翼緣屈曲、翼緣撕裂，甚至?xí)霈F(xiàn)水平裂縫或斷裂破壞對(duì)于框架梁：主要表現(xiàn)為翼緣屈曲、腹板屈曲和開裂、扭轉(zhuǎn)屈曲等構(gòu)件破壞（柱剪斷）2.梁柱局部破壞對(duì)于框架柱：對(duì)于框架梁：構(gòu)件破壞（柱剪斷）644)基礎(chǔ)錨固破壞主要表現(xiàn)：柱腳處的地腳螺栓脫開、混凝土破碎導(dǎo)致錨固失效、連接板斷裂等主要原因：設(shè)計(jì)中未預(yù)料到地震時(shí)柱將產(chǎn)生相當(dāng)大的拉力，以及地震開始時(shí)出現(xiàn)豎向振動(dòng)

基礎(chǔ)錨固破壞4)基礎(chǔ)錨固破壞主要表現(xiàn)：柱腳處的地腳螺栓脫開、混凝土破碎65§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

房屋高度烈度6789≤50m

四三二>50m四三二一7.2.1鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震等級(jí)

鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防分類、烈度和房屋高度采用不同的抗震等級(jí)表7.2鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震等級(jí)§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定66§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

7.2.2

結(jié)構(gòu)選型１.多、高層鋼結(jié)構(gòu)的體系多、高層鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有框架體系、框架一支撐（抗震墻板）體系、筒體體系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）和巨型框架體系。（1）框架體系

框架體系是沿房屋縱橫方向由多榀平面框架構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力主要決定于梁柱構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度與延性，故節(jié)點(diǎn)常采用剛性連接節(jié)點(diǎn)。（2）框架－支撐體系

框架－支撐體系是在框架體系中沿結(jié)構(gòu)的縱、橫兩個(gè)方向均勻布置一定數(shù)量的支撐所形成的結(jié)構(gòu)體系。支撐體系的布置由建筑要求及結(jié)構(gòu)功能來確定§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定67①支撐類型

支撐類型的選擇與是否抗震有關(guān)，也與建筑的層高、柱距以及建筑使用要求有關(guān)Ａ.中心支撐

中心支撐是指斜桿、橫梁及柱匯交于一點(diǎn)的支撐體系，或兩根斜桿與橫桿匯交于一點(diǎn)，也可與柱子匯交于一點(diǎn)，但匯交時(shí)均無偏心距如右圖：(a)X形支撐；(b）單斜支撐；(c）人字形支撐；(d)K形支撐；(e)V形支撐①支撐類型支撐類型的選擇與是否抗震有關(guān)，也與建68中心支撐的利弊：有利：具有較大的側(cè)向剛度，對(duì)減小結(jié)構(gòu)的水平位移和改善結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布是有效的。不利：在往復(fù)的水平地震作用下，會(huì)產(chǎn)生下列后果：(a)支撐斜桿重復(fù)壓曲后，其抗壓承載力急劇降低；(b)支撐的兩側(cè)柱子產(chǎn)生壓縮變形和拉伸變形時(shí)，由于支撐的端節(jié)點(diǎn)實(shí)際構(gòu)造做法并非鉸接，引發(fā)支撐產(chǎn)生很大的內(nèi)力和應(yīng)力；(c)斜桿從受壓的壓曲狀態(tài)變?yōu)槭芾鞝顟B(tài)，將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊作用力，使支撐及其節(jié)點(diǎn)和相鄰的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力；(d)同一層支撐框架內(nèi)的斜桿輪流壓曲又不能恢復(fù)(拉直)，樓層的受剪承載力迅速降低。中心支撐的利弊：有利：具有較大的側(cè)向剛度，對(duì)減小結(jié)構(gòu)的水平位69Ｂ.偏心支撐

偏心支撐是指支撐斜桿的兩端，至少有一端與梁相交（不在柱節(jié)點(diǎn)處），另一端可在梁與柱交點(diǎn)處連接，或偏離另一根支撐斜桿一段長度與梁連接，并在支撐斜桿桿端與柱子之間構(gòu)成一耗能梁段，或在兩根支撐與桿之間構(gòu)成一耗能梁段的支撐。

偏心支撐與中心支撐相比具有較大的延性，它是適宜用于高烈度地區(qū)的一種新型支撐體系偏心支撐類型：（a）門架式1；（b）門架式2；（c）單斜桿式；（d）人字形式；（e）V字形式Ｂ.偏心支撐偏心支撐是指支撐斜桿的兩端，至70

3）框架－抗震墻板體系

框架－抗震墻板體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的抗震墻板?？拐饓Π逯饕愋停?/p>

①鋼板抗震墻板

②內(nèi)藏鋼板支撐抗震墻墻板

③帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板內(nèi)藏鋼板剪力墻板與框架的連接帶豎縫剪力墻板與框架的連接3）框架－抗震墻板體系抗震墻板主要類型：71(4）筒體體系筒體結(jié)構(gòu)體系可分為框架筒、桁架筒、筒中筒及束筒等體系。如右圖：(a）框架筒；(b）桁架筒；(c）筒中筒；(d）束筒(4）筒體體系如右圖：72（5）巨型框架體系巨型框架體系是由柱距較大的立體桁架梁柱及立體桁架梁構(gòu)成。巨型框架結(jié)構(gòu)型式(a）桁架型；(b）斜格型；(c）框筒型（5）巨型框架體系巨型框架結(jié)構(gòu)型式732)結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)類型的選擇關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性《抗震規(guī)范》規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)民用房屋的結(jié)構(gòu)類型和最大高度應(yīng)符合表7.3的要求。表7.3鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度(m)結(jié)構(gòu)類型6、7度（0.1g）7度（0.15g）8度9度（0.40g）（0.20g）（0.30g）框架11090907050框架-中心支撐220200180150120框架-偏心支撐（延性墻板）240220200180160筒體（框筒、筒中筒、桁架筒，束筒）和巨型框架3002802602401802)結(jié)構(gòu)選型表7.3鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度(m)結(jié)構(gòu)74

結(jié)構(gòu)的高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和人在建筑中的舒適感等有重要影響，鋼結(jié)構(gòu)民用房屋適用的最大高寬比見下表。表7.4

鋼結(jié)構(gòu)民用房屋適用的最大高寬比烈度6度、7度8度9度最大高寬比6.56.05.5

根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的思想，多層鋼結(jié)構(gòu)要根據(jù)安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則按多道防線設(shè)計(jì)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)：梁是這種結(jié)構(gòu)的第一道抗震防線；框架-支撐體系：支撐或者延性墻板作為第一道抗震防線；偏心支撐體系：梁的耗能段作為第一道抗震防線結(jié)構(gòu)的高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和人在建筑中的舒適感等75§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

7.2.3

結(jié)構(gòu)平面布置

1)結(jié)構(gòu)平、立面布置以及防震縫的設(shè)置結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)遵守抗震概念設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性的原則。建筑平面宜簡單規(guī)則，并使結(jié)構(gòu)各層的抗側(cè)力剛度中心與質(zhì)量中心接近或重合，同時(shí)各層剛心與質(zhì)心接近在同一豎直線上

鋼結(jié)構(gòu)一般不宜設(shè)防震縫，需要設(shè)置防震縫時(shí)，縫的寬度應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍。2)支撐的設(shè)置要求采用框架-支撐結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)符合下列規(guī)定：

①支撐框架的兩個(gè)方向的布置均宜基本對(duì)稱，支撐框架之間樓蓋的長寬比不宜大于3。§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定76

②三、四級(jí)且高度不大于50m的鋼結(jié)構(gòu)房屋宜采用中心支撐，也可采用偏心支撐、屈曲約束支撐等消能支撐。

③中心支撐框架宜采用交叉支撐，也可采用人字支撐或單斜桿支撐，不宜采用K形支撐；

④偏心支撐框架的每根支撐應(yīng)至少有一端與框架梁連接，并在支撐與梁交點(diǎn)和柱之間或同一跨內(nèi)另一支撐與梁交點(diǎn)之間形成消能梁段。

⑤采用屈曲約束支撐時(shí)，宜采用人字支撐、成對(duì)布置的單斜桿支撐等形式，不應(yīng)采用K形或X形，支撐與柱的夾角宜在35°～55°之間。②三、四級(jí)且高度不大于50m的鋼結(jié)構(gòu)房屋宜采用中心支773)鋼結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋主要形式:壓型鋼板組合樓板1.組合樓板（見下圖）2.非組合樓板3.裝配整體式鋼筋混凝土樓板4.裝配式樓板3)鋼結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋主要形式:壓型鋼板組合樓板1.784)

鋼結(jié)構(gòu)房屋的地下室

鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)置地下室時(shí)，框架－支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)中豎向連續(xù)布置的支撐（抗震墻板）應(yīng)延伸至基礎(chǔ)，框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層4)鋼結(jié)構(gòu)房屋的地下室鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)置地下室時(shí)79§7.3多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震計(jì)算

7.3.1一般計(jì)算原則采用兩階段設(shè)計(jì)方法：第一階段設(shè)計(jì)應(yīng)按多遇地震計(jì)算地震作用第二階段設(shè)計(jì)應(yīng)按罕遇地震計(jì)算地震作用

當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈性分析時(shí)，宜考慮現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板與鋼梁的共同工作；當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性分析時(shí)，可不考慮樓板與梁的共同工作。

對(duì)于框架彈性分析，計(jì)算壓型鋼板組合樓蓋中梁的截面慣性矩時(shí)，對(duì)兩側(cè)有樓板的梁宜取1.5Ib，對(duì)僅一側(cè)有樓板的梁宜取1.2Ib注意：§7.3多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震計(jì)算7.3.80§7.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

7.3.2水平地震作用下鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算與變形驗(yàn)算1)地震作用下的內(nèi)力計(jì)算（1）多遇地震作用下

結(jié)構(gòu)在第一階段多遇地震作用下的抗震設(shè)計(jì)中，其地震作用效應(yīng)采取彈性方法計(jì)算：可根據(jù)不同情況，采用底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法以及時(shí)程分析法等方法。（2）罕遇地震作用下

高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段的抗震驗(yàn)算應(yīng)采用時(shí)程分析法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析?！?.2多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定81阻尼比取值：多高層鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)小，具體取值見下表

高度阻尼比不大于50m50到200m大于200m多遇地震作用0.04(0.045)0.03(0.035)0.02(0.025)罕遇地震作用0.050.050.05括號(hào)內(nèi)數(shù)值為心支撐框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%時(shí)的阻尼比數(shù)值多高層鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比值阻尼比取值：多高層鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)小，具體取值見82構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整各主要構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整如下：

1.對(duì)于框架梁，可不按柱軸線處的內(nèi)力而按梁端截面的內(nèi)力設(shè)計(jì)。2.對(duì)工字形截面柱，宜計(jì)入梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響；對(duì)箱形柱框架、中心支撐框架和不超過50m的鋼結(jié)構(gòu)，其層間位移計(jì)算可不計(jì)入梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形的影響，近似按框架軸線進(jìn)行分析。3.對(duì)于鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)的斜桿可按端部鉸接桿計(jì)算；其框架部分按剛

度分配計(jì)算得到的地震層剪力應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)，達(dá)到不小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的25%和框架部分計(jì)算最大地震層剪力1.8倍二者的較小值。4.中心支撐框架的斜桿軸線偏離梁柱軸線交點(diǎn)不超過支撐桿件的寬度時(shí)，仍可按中心支撐框架分析，但應(yīng)計(jì)及由此產(chǎn)生的附加彎矩。構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整各主要構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整如下：1.對(duì)于框架梁，83對(duì)于偏心支撐框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)按下列要求調(diào)整：①支撐斜桿的軸力設(shè)計(jì)值，應(yīng)取與支撐斜桿相連接的消能梁段達(dá)到受剪承載力時(shí)支撐斜桿軸力與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級(jí)不應(yīng)小于1.4，二級(jí)不應(yīng)小于1.3，三級(jí)不應(yīng)小于1.2。②位于消能梁段同一跨的框架梁內(nèi)力設(shè)計(jì)值，應(yīng)取消能梁段達(dá)到受剪承載力時(shí)框架梁內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級(jí)不應(yīng)小于1.3，二級(jí)不應(yīng)小于1.2，三級(jí)不應(yīng)小于1.1。

③框架柱的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，應(yīng)取消能段達(dá)到受剪承載力時(shí)柱內(nèi)力

與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級(jí)不應(yīng)小于1.3，二級(jí)不應(yīng)小于1.2，三級(jí)不應(yīng)小于1.1。對(duì)于內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板和帶豎縫鋼筋混凝土墻板結(jié)構(gòu)：帶豎縫鋼筋混凝土墻板可僅承受水平荷載產(chǎn)生的剪力，不承受豎向荷載產(chǎn)生的壓力。鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件下的鋼框架柱，地震內(nèi)力應(yīng)乘以1.5的增大系數(shù)。對(duì)于偏心支撐框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)按下列要求調(diào)整：①支撐斜桿的軸力設(shè)計(jì)84鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定高層鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定傾覆穩(wěn)定壓曲穩(wěn)定——通過限制高寬比來滿足整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定高層鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定傾覆穩(wěn)定壓曲穩(wěn)定——通過限制85§7.3多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

7.3.3鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力驗(yàn)算

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要體現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的原則，保證節(jié)點(diǎn)可靠性，實(shí)現(xiàn)合理的耗能機(jī)制。為此，需要進(jìn)行構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)承載力和穩(wěn)定性驗(yàn)算。（a）強(qiáng)柱弱梁型框架（b）強(qiáng)柱弱梁型框架塑性鉸分布圖§7.3多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定861)

鋼框架節(jié)點(diǎn)處的抗震承載力驗(yàn)算

“強(qiáng)柱弱梁”是抗震設(shè)計(jì)的基本要求。為此，柱端應(yīng)比梁端有更大的承載能力儲(chǔ)備。強(qiáng)柱弱梁型框架屈服時(shí)產(chǎn)生塑性變形而耗能的構(gòu)件比強(qiáng)梁弱柱型框架多

強(qiáng)柱弱梁型框架屈服時(shí)產(chǎn)生塑性變形而耗能的構(gòu)件比強(qiáng)梁弱柱型框架多強(qiáng)柱弱梁型框架的抗震性能較強(qiáng)梁弱柱型框架優(yōu)越

1)鋼框架節(jié)點(diǎn)處的抗震承載力驗(yàn)算“強(qiáng)柱弱梁”是抗震87為保證鋼框架為強(qiáng)柱弱梁型，框架的任一梁柱節(jié)點(diǎn)處需滿足：等截面梁：端部翼緣變截面的梁：(7.1a)(7.1b)為保證鋼框架為強(qiáng)柱弱梁型，框架的任一梁柱節(jié)點(diǎn)處需滿足：等截88

為了保證在大震作用下，使柱和梁連接的節(jié)點(diǎn)域腹板不致局部失穩(wěn)，以利于吸收和耗散地震能量，在柱與梁連接處，柱應(yīng)設(shè)置與梁上下翼緣位置對(duì)應(yīng)的加勁肋，使之與柱翼緣相包圍處形成梁柱節(jié)點(diǎn)域。節(jié)點(diǎn)域的屈服承載力應(yīng)滿足下式要求：（7.2）對(duì)工字形截面柱（7.3）箱形截面柱（7.4）圓管形截面柱

（7.5）為了保證在大震作用下，使柱和梁連接的節(jié)點(diǎn)域腹89

為保證工字形截面柱和箱形截面柱的節(jié)點(diǎn)域的穩(wěn)定，節(jié)點(diǎn)域腹板的厚度應(yīng)滿足：

節(jié)點(diǎn)域的受剪承載力：（7.6）（7.7）2)

中心支撐框架構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算

在反復(fù)荷載作用下，支撐斜桿容易出現(xiàn)彈塑性屈曲后承載力退化現(xiàn)象

多遇地震作用效應(yīng)組合下，支撐斜桿的受壓承載力應(yīng)按下式進(jìn)行：（7.8）為保證工字形截面柱和箱形截面柱的節(jié)點(diǎn)域的穩(wěn)定90（7.9）（7.10）3)

偏心支撐框架構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算偏心支撐框架的設(shè)計(jì)原則：強(qiáng)柱、強(qiáng)支撐和弱消能梁段消能梁段的受剪承載力驗(yàn)算：當(dāng)時(shí)，(7.11a)當(dāng)時(shí)，(7.11b)（7.9）（7.10）3)偏心支撐框架構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算914）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的抗震承載力驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)連接的設(shè)計(jì)原則:強(qiáng)連接弱桿件梁與柱剛性連接的極限受彎、受剪承載力，應(yīng)符合下列要求：(7.12)(7.13)(1)梁與柱剛性連接的極限承載力驗(yàn)算4）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的抗震承載力驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)連接的設(shè)計(jì)原則:強(qiáng)連92(2)支撐與框架的連接及梁、柱、支撐的拼接極限承載力驗(yàn)算螺栓連接在支撐軸線方向的極限承載力：支撐連接和拼接：

(7.14a)梁的拼接：(7.14b)柱的拼接：(7.14c)(3)柱腳與基礎(chǔ)的連接極限承載力驗(yàn)算柱腳與基礎(chǔ)的連接極限承載力：(7.15)(2)支撐與框架的連接及梁、柱、支撐的拼接極限承載力驗(yàn)算螺93§7.4多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施

7.4.1鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施框架柱的長細(xì)比柱的變形能力與長細(xì)比的關(guān)系

由于幾何非線性（P-δ效應(yīng)）的影響，柱的彎曲變形能力與柱的長細(xì)比有關(guān)柱的長細(xì)比越大彎曲變形能力越小§7.4多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施7.494框架梁、柱板件的寬厚比一組梁柱試件，研究其在反復(fù)加載下的受力變形情況

框架梁、柱板件的寬厚比一組梁柱試件，研究其在反復(fù)加載下的受力95梁柱試件在反復(fù)加載下的受力變形情況：b/t=16隨著構(gòu)件板件寬厚比的增大構(gòu)件反復(fù)受載的承載能力與耗能能力將降低b/t=8b/t=11

原因：寬厚比較大，則在受力過程中它們?nèi)菀壮霈F(xiàn)局部失穩(wěn)梁柱試件在反復(fù)加載下的受力變形情況：b/t=16隨著構(gòu)件板96框架柱的轉(zhuǎn)動(dòng)變形能力要求比框架梁的轉(zhuǎn)動(dòng)變形要求低框架柱的板件寬厚比限值可比框架梁的板件寬厚比限值大寬厚比限值要求：板件名稱一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)柱工字形截面翼緣外伸部分工字形截面腹板箱形截面壁板104333114536124838135240梁工字形截面和箱形截面翼緣外伸部分991011箱形截面翼緣在兩腹板之間部分30303236工字形截面和箱形截面腹板

≤60≤65≤70≤75表7.6框架梁、柱板件寬厚比限值框架柱的轉(zhuǎn)動(dòng)變形能力要求比框架梁的轉(zhuǎn)動(dòng)變形要求低框架柱的板件97梁與柱的連接構(gòu)造梁柱的連接構(gòu)造，應(yīng)符合下列要求：

（1）梁與柱的連宜采用柱貫通型

（2）柱在兩個(gè)互相垂直的方向都與梁剛接時(shí)，宜采用箱形截面；當(dāng)僅在一個(gè)方向與梁剛接時(shí)，宜采用工字型截面，并將柱腹板

置于剛接框架平面內(nèi)（3）梁翼緣與柱翼緣應(yīng)采用全熔透坡口焊縫

（4）柱在梁翼緣對(duì)應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，且加勁肋厚度不應(yīng)小于梁翼緣厚度（5）梁腹板宜采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓與柱連接板連接（6）腹板連接板與柱的焊接，當(dāng)板厚不大于16mm時(shí)應(yīng)采用雙面角焊縫；板厚大于16mm時(shí)采用K形坡口對(duì)接焊縫（7）一級(jí)和二級(jí)時(shí)，宜采用能將塑性鉸自梁端外移的端部擴(kuò)大形連接、梁端加蓋板或骨形連接梁與柱的連接構(gòu)造梁柱的連接構(gòu)造，應(yīng)符合下列要求：（1）98節(jié)點(diǎn)域補(bǔ)強(qiáng)及節(jié)點(diǎn)附近構(gòu)造措施

節(jié)點(diǎn)域的腹板厚度不滿足式(7.2)和式(7.6)、(7.7)的穩(wěn)定要求時(shí)，應(yīng)采取加厚柱腹板或采取貼焊補(bǔ)強(qiáng)板的措施為了保證結(jié)構(gòu)在塑性區(qū)的整體性，梁與柱剛性連接時(shí)，柱在梁翼緣上下各500mm的范圍內(nèi)，柱