钢框排架结构设计规范讲义（PDF共40页）

1、构筑物抗震设计规范GB 50191- 2012介绍钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构刚架结构由横梁、柱和基础组成。刚架的柱与横梁刚接，与基础铰接。排架结构由屋架、柱和基础组成，柱与屋架铰接，而与基础刚接。轻型房屋钢结构体系 在传统观念中，一般指由圆钢、小角钢（454及56364以下）组成的小型或小跨度屋架、钢架结构，采用砖墙、混凝土墙板和屋面板，多用于小型厂房、仓库或临时建筑。随着冷弯薄壁型钢和彩色压型钢板等新型围护结构和材料的出现，其概念已发生根本性变革，与传统钢结构相比，其“轻”主要体现在:采用轻质围护结构，大大减轻恒载，整体结构自重轻；采

2、用标准化、自动化生产构件，现场装配，施工进度快；广泛用于大中小跨度、工业与民用建筑，空间布置灵活，建筑造型轻；可回收，符合环保及可持续发展原则。 正在建设中的多层轻钢结构厂房屋面板采用压型钢板，波浪造型的轻钢结构。屋面梁轻盈、活泼，克服了工业建筑造型单一、立面造型呆板的缺点。压型钢板外墙板门式刚架结构的特点 重量轻(2050kg/m2) 工业化程度高、施工周期短 柱网布置灵活 综合经济效益高 一般规定钢框排架结构突出屋面的天窗架，宜采用刚架或桁架结构。天窗的端壁与挡风板，宜采用轻质材料。8度、9度时，排架的纵向天窗架宜从结构单元端部第二柱间开始设置；当纵向天窗架不能满足从结构单元端部第二柱间开

3、始设置的要求时，在所设天窗架的第一个开间内，屋盖应增设局部上弦横向支撑。横向天窗架起始点距屋架两端的距离不宜小于4.5m。框排架结构应设置完整的屋盖支撑系统及柱间支撑。框架的楼（屋）面板，宜采用现浇板；当采用预制板时，板上宜设置配筋现浇层。楼板上孔洞尺寸较大时，应设置局部楼盖水平支撑。一般规定框排架结构屋面和墙面围护材料，宜选用轻质板材。框排架结构围护墙和非承重内墙的设置，应符合下列规定：1采用砌体墙时，墙与框排架结构的连接，宜采用不约束框排架主体结构变形的柔性连接方式；当不能采用柔性连接时，地震作用计算和构件的抗震验算均应计入其不利影响。2当框架的砌体填充墙与框架柱为非柔性连接时，其平面和坚

4、向布置宜对称、均匀，并宜上下连续。一般规定支承在楼（屋）面、平台上，并伸出屋面的质量较大的烟囱、放散管等，宜作为结构的一部分进行整体结构地震作用计算；与结构的连接部位，应采取抗震构造措施。框排架结构采用规则的建筑结构方案时，可不设防震缝；需设置防震缝时，缝宽不应小于相应钢筋混凝土结构的1.5倍。计算框排架结构，应按构筑物抗震设计规范第5章多遇地震确定地震影响系数，并进行水平地震作用和作用效应计算，其水平地震影响系数应乘以阻尼调整系数。钢框排架结构的阻尼比可取0.03。当结构布置规则时，可分别沿框排架结构横向和纵向进行验算。其他情况，应采用空间结构模型进行抗震分析。计算框排架结构地震作用计算时，

5、模型中柱、梁（或桁架）、支撑的刚度的计算，应符合下列规定：1采用实腹柱时，其侧移刚度应计入弯曲变形的影响；采用格构式柱时，其侧移刚度可采用下列方法计算：1)按格构式柱的柱肢与腹杆为铰接的实际几何图形作为计算简图进行计算；2)按等刚度实腹截面进行计算，但应计入腹杆变形的影响，乘以0.9的折减系数。计算2采用实腹梁时，应计入其弯曲变形影响；采用桁架且与柱刚接时，可采用下列方法计算：1)按铰接杆件桁架的实际几何图形作为计算简图进行计算；2)按桁架上下弦杆形成的等刚度实腹梁进行计算，应计及腹杆的变形和桁架上下弦杆之间的坡度等影响，并乘以下表的桁架刚度折减系数（按跨中处最高截面计算）桁架上下弦相对坡度0

6、.070.060.050.040.00桁架刚度折减系数0.650.700.750.800.90计算3 支撑的侧移刚度，可按构筑物抗震设计规范附录F的规定确定。4框排架结构计算确定柱列支撑系统的侧移刚度时，应按其在柱列中的道数和榀数计算其组合刚度。计算纵向天窗架两侧竖向支撑的地震作用及其效应时，应将柱列上梯形屋架的端部竖向支撑列入计算模型；若中列柱两侧屋架各自成为独立体系，应分别设置端部竖向支撑，并应列入计算模型。计算进行框架地震作用计算时，模型中的柱、梁及支撑杆件的变形和刚度的计算，应符合下列规定：1对实腹柱，应计入弯曲变形；对于 4的短柱（ 为柱净高度， 为沿验算平面的柱截面高度），尚应计入

7、剪切变形。对实腹梁，应计入弯曲变形；对于 4的短梁，（ 为梁净跨长， 为梁的截面高度），亦应计入剪切变形。2地震作用计算时框架梁的截面惯性矩，可按下列规定计算：1)楼板为钢铺板时，可直接采用钢梁截面惯性矩 ；2)楼板为压型钢板上设混凝土现浇层，且与框架梁有可靠连接时，框架主梁可采用2 ；计算进行框架地震作用计算时，模型中的柱、梁及支撑杆件的变形和刚度的计算，应符合下列规定：1对实腹柱，应计入弯曲变形；对于 4的短柱（ 为柱净高度， 为沿验算平面的柱截面高度），尚应计入剪切变形。对实腹梁，应计入弯曲变形；对于 4的短梁，（ 为梁净跨长， 为梁的截面高度），亦应计入剪切变形。计算3)对钢-混凝土组

8、合楼盖，可采用梁板组合截面的惯性矩 ，其现浇混凝土板的有效宽度，可按下列公式中的最小值采用：计算排架分析时，柱的计算长度可按下列规定采用：1屋架和排架柱铰接时，可取至柱顶。2屋架和排架柱刚接时，可取至屋架下弦杆轴线处。结构地震作用效应的调整突出屋面的天窗架纵向支撑抗震验算，当采用底部剪力法计算地震作用时，其天窗架地震作用效应应乘以效应增大系数，效应增大系数计算应符合下列要求：1单跨、边跨屋盖或有约束框排架结构变形的内纵墙的中间跨屋盖上部天窗架两侧的竖向支撑，效应增大系数应按下式计算：结构地震作用效应的调整属于下表所列的结构构件及其连接的地震作用效应，应乘以表中规定的增大系数进行调整。序号结 构

9、 或 构 件增大系数1框架的角柱，两个方向均设支撑的共用柱1.32框架中的转换梁1.23框排架结构的柱间支撑交叉形支撑、单斜杆支撑 1.2人字形支撑、门形支撑1.34支承于屋面或平台上且按双质点体系底部剪力法计算时烟囱、放散管3.0管道及其支架1.5抗震验算包含：梁、柱及其节点抗震验算；构件连接抗震验算；支撑抗震设计。抗震验算涉及的内容很多只是公式化，涉及内容要在具体构件的计算时查阅便可，此处不再累赘公式内容，仅提出部分讲解，公式请参阅构筑物抗震设计规范，如有不理解之处可提出来讨论。抗震验算框架梁上楼（屋）面板属于下列情况之一时，可不进行框架梁的整体稳定性验算：1钢梁与混凝土板按组合结构设计。

10、2钢梁上有抗剪连接件的混凝土现浇板。3在梁的受压翼缘上密铺钢板且与其牢固连接。7度9度时，框排架结构主要构件与节点的连接可采用焊接、摩擦型高强度螺栓连接或栓焊混合连接。采用焊接时,对框架节点构件板件的对接连接应采用全焊透的焊接连接。抗震验算7度9度时，框排架结构构件节点连接的抗震验算，应符合下列规定：1对可能出现塑性铰的下列主要节点，应按节点连接的最大承载力不小于构件的塑性承载力进行设计：1)框架梁柱节点连接；2)排架和框架的柱间支撑与排架、框架的节点连接；3)重要的多层框排架柱与基础的刚接节点连接。2主要的传递或承受地震作用的构件拼接，当不位于构件塑性区时，其承载力不应小于该处作用效应值的1

11、.1倍；同时，梁、柱拼接的受弯承载力尚不得低于0.5 ， 和 分别为梁柱截面的弹性截面模量和钢材屈服强度。抗震验算排架柱间支撑，宜采用中心支撑。支撑的设置，应符合下列规定：1每一个结构单元的各柱列，应在其中部或接近中部的开间内沿柱全高设置一道柱间支撑图7.6.1（a）。7度时，结构单元长度超过120m（重屋盖）或150m（轻屋盖）；8度、9度时，结构单元长度超过90m（重屋盖）或120m（轻屋盖）时，宜在单元长度的1/3处的开间内设置两道柱间支撑图7.6.1（b）。有吊车的厂房，尚应在结构单元的两端开间内的上柱范围内设置上柱支撑。2结构单元内，沿各柱列的柱顶宜设置通长的受压系杆，受压系杆可与屋

12、架端部系杆合并设置。抗震验算3结构单元内，各柱列柱间支撑的侧移刚度应按下列规定确定：1)同列柱内上段柱的柱间支撑侧移刚度，不宜大于下段柱的柱间支撑侧移刚度；2)同一柱间采用双片支撑时，其侧移刚度宜相同；3)结构单元内，设有不约束结构变形的纵向侧墙时，各柱列柱间支撑的侧移刚度宜相接近，但边列柱的柱间支撑的侧移刚度不宜大于中列柱柱间支撑的侧移刚度；当两侧边列柱有约束结构变形的纵向侧墙时，中列柱柱间支撑的侧移刚度应大于边列柱间支撑的侧移刚度。抗震验算支撑杆件平面外长细比，宜小于平面内的长细比。排架交叉形柱间支撑，应符合下列规定：1交叉形支撑斜杆的长细比，不应超过表7.6.3的规定。支撑位置烈 度67

13、89上柱支撑250250200150下柱支撑200200150150抗震验算排架的人字形和门形柱间支撑，应符合下列规定：1上柱、下柱支撑斜杆的长细比，均不应超过表7.6.3 中对下柱支撑的规定。2压杆强度设计值应乘以承载力折减系数，其值可按表7.6.4取用。 长细比钢材牌号60708090100120150200Q2350.8160.7920.7690.7470.7270.6890.6390.571Q3450.7850.7580.7330.7090.6870.6460.5940.523抗震验算框架纵向柱间支撑布置，应符合下列规定：1柱间支撑宜设置于柱列中部附近，当纵向柱数较少时，亦可在两端设置

14、。多层多跨框架纵向柱间支撑宜布置在质心附近，且宜减小上下层间刚心的偏移。2纵向支撑宜设置在同一开间内，无法满足时，可局部设置在相邻的开间内。框排架结构中排架屋盖支撑的布置,可按构筑物抗震设计规范第6.5节的有关规定采用；框架结构部分各柱列侧移刚度相差较大或各层质量分布不均匀，且可能造成结构扭转时，应在单层与多层相连部位沿全长设置纵向支撑。抗震验算框架中心支撑，应符合下列规定：1支撑形式应符合构筑物抗震设计规范第7.6.5条的规定。2支撑压杆由组合截面构成时，其板件宽厚比不应超过现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的有关规定。3支撑杆件的长细比，应符合现行国家标准建筑抗震设计规范GB500

15、11的有关规定。4人字形支撑的水平杆兼作框架横梁时，构造上应保持节点处梁的连续贯通，计算框架梁在重力荷载下的内力时，不应计入支撑的支承作用；但在支撑计算时，应计入由框架梁传来的重力荷载。5框架各柱列的纵向侧移刚度宜相等或接近。上层支撑的侧移刚度不得大于与其相连的下层支撑的侧移刚度。同一层内设置数道支撑时，其侧移刚度亦应相接近。抗震构造措施传递地震作用的主要节点及其构件的连接，宜采用高强度螺栓连接，亦可采用焊接连接。 8度、9度时框排架结构主要承重构件的连接，不应采用普通螺栓连接。框架的梁、柱刚接时，梁翼缘与柱应采用全焊透焊接，梁腹板与柱宜采用高强度螺栓连接。构件的焊接连接，应符合下列规定：1所有传力的焊接连接，不得采用间断焊缝；传递地震作用的杆端侧面角焊缝，其有效计算长度不宜大于焊脚尺寸的40倍。2框架节点连接中，与受力方向垂直的焊缝宜采用全焊透的对接焊缝。3在同一传力焊接连接中，不宜采用侧面角焊缝与端部角焊缝并用的焊接连接。抗震构造措施承受地震作用的高强度螺栓连接，不宜采用承压型高强度螺栓。框架梁、柱现场拼接时，应采用等强的拼材与连接件；翼缘采用焊接