美國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范簡介資料課件

Preparedby:楊春暉美國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范簡介Preparedby:楊春暉美國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范簡介一、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范體系介紹二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范AISC360-05簡介三、抗震相關(guān)內(nèi)容簡介2美國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范簡介一、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范體系介紹二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)一、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范體系介紹國家規(guī)范(IBC,UBC)荷載規(guī)范ASCE7（包括地震荷載）混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范ACI318（包括抗震混凝土）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范AISC360（非抗震體系）抗震鋼結(jié)構(gòu)AISC3413一、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范體系介紹國家規(guī)范荷載規(guī)范混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范鋼荷載規(guī)范ASCE7簡介ASCE:AmericanSocietyofCivilEngineers(美國土木工程師學(xué)會(huì)）ASCE7-05MinimumDesignLoadsforBuildingandOtherStructures包括:荷載組合方式:極限荷載組合和允許應(yīng)力荷載組合恒荷載、樓面活荷載、洪水、風(fēng)、冰、雪、雨荷載地震荷載（場地分類、地震譜、地震荷載計(jì)算、地震荷載組合、抗震體系的選擇，地震作用的靜力、動(dòng)力分析等等）4荷載規(guī)范ASCE7簡介ASCE:AmericanSoc荷載規(guī)范ASCE7簡介（接上）荷載組合方式Strengthdesign：Allowablestressdesign：說明：因?yàn)榈卣鸺铀俣纫呀?jīng)加過系數(shù)，即已經(jīng)是極限強(qiáng)度水平，所以對(duì)于極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)，地震荷載E的系數(shù)為1.0.5荷載規(guī)范ASCE7簡介（接上）荷載組合方式Strength荷載規(guī)范ASCE7（接上）6荷載規(guī)范ASCE7（接上）6混凝土規(guī)范ACI318相關(guān)中文參考資料：1.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》A.H.尼爾遜著中國建筑工業(yè)出版社3.《基礎(chǔ)工程分析與設(shè)計(jì)》約瑟夫·E·波勒斯著中國建筑工業(yè)出版社ACI:AmericanConcreteInsitute(美國混凝土學(xué)會(huì)）ACI318是美國混凝土學(xué)會(huì)的一個(gè)分會(huì)，負(fù)責(zé)通用的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范的編寫ACI318-08（最新)包括：混凝土結(jié)構(gòu)分析方法受彎、壓彎、抗剪等等承載力計(jì)算；構(gòu)造和施工的要求；注意：ACI318也包括了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求但不包含地基承載力計(jì)算，美國沒有專門的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范7混凝土規(guī)范ACI318相關(guān)中文參考資料：ACI:Amer鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范AISC360AISCAmericanInstituteofSteelConstruction（美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)）AISC360-05是一本LRFD和ASD合一的規(guī)范，但本質(zhì)上是一本LRFD鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（13thManual)；ASD規(guī)范是AISC于1989年出版，也是最后一本ASD鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(ASD9thManual)AISC341-05是一本單獨(dú)的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（SeismicManual)AISC官方網(wǎng)站：8鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范AISC360AISCAmericanI二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范AISC360-05總的設(shè)計(jì)要求整體穩(wěn)定分析和設(shè)計(jì)要求構(gòu)件穩(wěn)定設(shè)計(jì)要求節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述9二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范AISC360-05總的設(shè)計(jì)要求91.總的設(shè)計(jì)要求開篇：本規(guī)范適用于低地震區(qū)（抗震調(diào)整系數(shù)R<=3),否則需要結(jié)合AISC341鋼結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范；且不是核電設(shè)施；材料要求：鋼材：全部采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)一般結(jié)構(gòu)鋼,鋼板:ASTMA36(Q235)A572(Q345)螺栓、墊片和螺母都有明確的要求：地腳螺栓：A307；高強(qiáng)螺栓;A325（8.8級(jí)）A490（10.9級(jí)）;墊片:F436；螺母：A194，A563101.總的設(shè)計(jì)要求開篇：本規(guī)范適用于低地震區(qū)（抗震調(diào)整系數(shù)R設(shè)計(jì)要求承載力設(shè)計(jì)要求：Ru≤ΦRn極限荷載組合效應(yīng)≤（抵抗折減系數(shù)）*（名義承載力）整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)要求（見后面介紹）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求：鉸接（SimpleConnection）剛接（MomentConnection）又分為FR（全剛）和PR（半剛性連接），一般采用FR積水設(shè)計(jì)要求，疲勞設(shè)計(jì)要求，防火、腐蝕設(shè)計(jì)要求等詳見規(guī)范第B章節(jié)1.總的設(shè)計(jì)要求（繼續(xù)）11設(shè)計(jì)要求1.總的設(shè)計(jì)要求（繼續(xù)）11寬厚比，高厚比的要求：截面分類:COMPACT;NON-COMPACT;SLENDERNESS.AISC允許局部屈曲1.總的設(shè)計(jì)要求（繼續(xù)）12寬厚比，高厚比的要求：1.總的設(shè)計(jì)要求（繼續(xù)）122.整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)要求穩(wěn)定設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)穩(wěn)定設(shè)計(jì)分為整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)和構(gòu)件穩(wěn)定設(shè)計(jì)（有效長度系數(shù)或計(jì)算長度系數(shù)是聯(lián)系兩者的橋梁）132.整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)要求穩(wěn)定設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)132.整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)要求（繼續(xù)）整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)：1.需要選擇合適的結(jié)構(gòu)體系：有支撐框架（Braced-Frame）和剪力墻系統(tǒng)；剛接框架（MomentFrame）;重力框架（GravityFraming）系統(tǒng)（即搖擺柱，其側(cè)向穩(wěn)定需要以上兩種系統(tǒng)提供）；組合系統(tǒng)。2.需要選擇合適的結(jié)構(gòu)分析方法：有效長度系數(shù)法（EffectiveLengthMethod）；直接分析法（DirectAnalysisMethod)；一階彈性分析（First-orderAnalysisMethod)142.整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)要求（繼續(xù)）整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)：14穩(wěn)定設(shè)計(jì)方法對(duì)比

15穩(wěn)定設(shè)計(jì)方法對(duì)比152.整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)要求（繼續(xù)）限制條件：二階/一階位移比Δ2nd/Δ1st

：Theratioofsecond-orderdrifttofirst-orderdriftcanberepresentedbyB2。直接分析法：無限制；有效長度法：B2≤1.5；一階分析法：B2≤1.5；且軸壓比≤0.5注意：B2的上限為2.5GB50017里同樣有：162.整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)要求（繼續(xù)）限制條件：直接分析法：無限制；P-Delta效應(yīng)17P-Delta效應(yīng)17二階彈性分析方法一階彎矩放大法‘B1-B2“法：GB的公式類似，但缺少B1系數(shù)：其中Cm

為等效彎矩系數(shù)類似B1的系數(shù)出現(xiàn)在：18二階彈性分析方法一階彎矩放大法‘B1-B2“法：GB的公式類直接分析法和有效長度法19直接分析法和有效長度法19分析流程：20分析流程：203.構(gòu)件穩(wěn)定設(shè)計(jì)受拉構(gòu)件驗(yàn)算兩種情況：凈截面應(yīng)力小于極限抗拉強(qiáng)度：

毛截面應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度：213.構(gòu)件穩(wěn)定設(shè)計(jì)受拉構(gòu)件凈截面應(yīng)力小于極限抗拉強(qiáng)度：毛截面軸心受壓構(gòu)件22軸心受壓構(gòu)件22臨界長細(xì)比λp彈性屈曲和非彈性屈曲的臨界長細(xì)比λp(limitingKL/r)或臨界屈曲應(yīng)力

Fe23臨界長細(xì)比λp彈性屈曲和非彈性屈曲的臨界長細(xì)比λp(li其它需要考慮的情況如果flangeandwebisslender尚需要折減穩(wěn)定曲線(折減系數(shù)QsQa)24其它需要考慮的情況如果flangeandwebiss其它需要考慮的情況以上只是柱子的flexuralbuckling,但當(dāng)截面是十字,單軸對(duì)稱(角鋼,T型鋼)等,尚有Torsional,flexural-torsionalbuckling發(fā)生.25其它需要考慮的情況以上只是柱子的flexuralbuckl受彎構(gòu)件根據(jù)截面形狀，按下表計(jì)算不同的極限失穩(wěn)狀態(tài)：26受彎構(gòu)件根據(jù)截面形狀，按下表計(jì)算不同的極限失穩(wěn)狀態(tài)：26受彎構(gòu)件相當(dāng)于GB的等效臨界彎矩系數(shù)βb27受彎構(gòu)件相當(dāng)于GB的等效臨界彎矩系數(shù)βb27受彎對(duì)稱工字型截面或槽鋼：兩種極限狀態(tài)（取較小值）：28受彎對(duì)稱工字型截面或槽鋼：兩種極限狀態(tài)（取較小值）：28受彎對(duì)稱工字型截面或槽鋼：29受彎對(duì)稱工字型截面或槽鋼：294.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述4.1螺栓連接設(shè)計(jì)4.2焊縫連接設(shè)計(jì)4.3連接板件設(shè)計(jì)4.4幾種常用的連接構(gòu)造304.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述4.1螺栓連接設(shè)計(jì)304.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述4.1螺栓連接設(shè)計(jì)高強(qiáng)螺栓材料：ASTMA325和A490三種連接類型必須由設(shè)計(jì)指明：Snug-tightened;無預(yù)拉力的要求，設(shè)計(jì)施工比較簡單；相當(dāng)于GB的高強(qiáng)承壓型（bearing-type)Pretensioned;有預(yù)拉力的要求，較少用；Slip-critical有預(yù)拉力和摩擦面要求，相當(dāng)于GB的高強(qiáng)摩擦型，但仍然需要驗(yàn)算承壓強(qiáng)度SeePage167ofAISC360314.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述4.1螺栓連接設(shè)計(jì)314.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述螺栓設(shè)計(jì)的其他考慮：1.構(gòu)造要求：螺栓開孔，間距（min22/3d,3dpreferred)，邊距等要求324.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述螺栓設(shè)計(jì)的其他考慮：324.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述螺栓設(shè)計(jì)的其他考慮：2.荷載偏心設(shè)計(jì)考慮：二種方法：彈性設(shè)計(jì)法瞬心法（塑性法）334.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述螺栓設(shè)計(jì)的其他考慮：彈性設(shè)計(jì)法瞬心法（塑性4.2焊縫連接設(shè)計(jì)焊縫類型：熔透焊（CJP）半熔透焊（PJP）角焊縫（filletweld）焊縫計(jì)算的幾個(gè)問題：焊縫強(qiáng)度：焊條FEXX=70ksi(相當(dāng)于E55型焊條，適用于A572)設(shè)計(jì)強(qiáng)度為0.6FEXX

，f=0.75(LRFD)344.2焊縫連接設(shè)計(jì)焊縫類型：34焊縫計(jì)算的幾個(gè)問題：正面角焊縫增大系數(shù)：q=90deg.增大系數(shù)1.5偏心荷載時(shí)的計(jì)算方法：瞬心法和彈性設(shè)計(jì)法35焊縫計(jì)算的幾個(gè)問題：正面角焊縫增大系數(shù)：q=90deg連接板件的破壞：剪切破壞受拉破壞36連接板件的破壞：剪切破壞受拉破壞36連接板件的破壞：塊剪破壞（blockshear）37連接板件的破壞：塊剪破壞（blockshear）37連接板件的破壞：Whitmore有效寬度受壓板件的屈曲38連接板件的破壞：Whitmore有效寬度受壓板件的屈曲38其他一些連接設(shè)計(jì)的考慮：撬力作用；轉(zhuǎn)動(dòng)的延性；構(gòu)造規(guī)定，鉸接節(jié)點(diǎn)如果采用端板或雙角鋼連接時(shí)，端板或雙角鋼腹板厚度不能超過16mm，否則應(yīng)該按照下面公式驗(yàn)算39其他一些連接設(shè)計(jì)的考慮：撬力作用；轉(zhuǎn)動(dòng)的延性；構(gòu)造規(guī)定，鉸其他一些連接設(shè)計(jì)的考慮：40其他一些連接設(shè)計(jì)的考慮：40其他一些連接設(shè)計(jì)的考慮集中力作用41其他一些連接設(shè)計(jì)的考慮集中力作用41常見的連接形式：剛接（MomentConnection）ExtendedEnd-PlateMomentConnection42常見的連接形式：剛接（MomentConnection）E常見的連接形式：FlushEnd-PlateMomentConnection栓焊連接43常見的連接形式：FlushEnd-PlateMoment常見的連接形式：鉸接連接：端板連接雙角鋼連接刀板連接44常見的連接形式：鉸接連接：端板連接雙角鋼連接刀板連接44三、抗震相關(guān)內(nèi)容簡介地震反應(yīng)修正系數(shù)（Seismicresponsemodificationcoefficient）R>345三、抗震相關(guān)內(nèi)容簡介地震反應(yīng)修正系數(shù)（Seismicre地震的基本計(jì)算和要求：地震力的計(jì)算(ASCE7-05)：設(shè)計(jì)反應(yīng)譜46地震的基本計(jì)算和要求：地震力的計(jì)算(ASCE7-05)：設(shè)地震力效應(yīng)分析方法：等效靜力法；反應(yīng)譜法；時(shí)程法47地震力效應(yīng)分析方法：等效靜力法；47等效法（底部剪力法）48等效法（底部剪力法）48地震力的垂直分布和偏心扭矩并且需要考慮5%的偶然偏心扭矩49地震力的垂直分布和偏心扭矩并且需要考慮5%的偶然偏心扭矩49層間位移比50層間位移比50層間位移比限制（大震下的塑性位移）常見的鋼結(jié)構(gòu)抗震體系RΩ0Cd

值51層間位移比限制（大震下的塑性位移）常見的鋼結(jié)構(gòu)抗震體系R地震荷載下的穩(wěn)定性指標(biāo)52地震荷載下的穩(wěn)定性指標(biāo)52常見的鋼結(jié)構(gòu)抗震體系特殊抗彎框架（SpecialMomentFrame,SMF)中等抗彎框架（IntermediateMomentFrame,IMF)普通抗彎框架（OrdinaryMomentFrame,OMF)特殊桁架抗彎框架（SpecialTrussMomentFrame,STMF)抗彎框架支撐框架特殊中心支撐框架（SCBF);普通中心