钢框排架结构设计规范讲义

构筑物抗震设计规范

GB50191-2012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（∟45×4及∟56×36×4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。正在建建设中中的多多层轻轻钢结结构厂厂房屋面板板采用用压型型钢板板，波波浪造造型的的轻钢钢结构构。屋屋面梁梁轻盈盈、活活泼，，克服服了工工业建建筑造造型单单一、、立面面造型型呆板板的缺缺点。。压型钢钢板外外墙板板门式刚架架结构构的特特点重量轻轻(20～50kg/m2)工业化化程度度高、、施工工周期期短柱网布布置灵灵活综合经经济效效益高高一般规规定钢框排架架结构构突出出屋面面的天天窗架架，宜宜采用用刚架架或桁桁架结结构。。天窗窗的端端壁与与挡风风板，，宜采采用轻轻质材材料。。8度、9度时，，排架架的纵纵向天天窗架架宜从从结构构单元元端部部第二二柱间间开始始设置置；当当纵向向天窗窗架不不能满满足从从结构构单元元端部部第二二柱间间开始始设置置的要要求时时，在在所设设天窗窗架的的第一一个开开间内内，屋屋盖应应增设设局部部上弦弦横向向支撑撑。横横向天天窗架架起始始点距距屋架架两端端的距距离不不宜小小于4.5m。框排架结结构应应设置置完整整的屋屋盖支支撑系系统及及柱间间支撑撑。框架的楼（（屋））面板板，宜宜采用用现浇浇板；；当采采用预预制板板时，，板上上宜设设置配配筋现现浇层层。楼楼板上上孔洞洞尺寸寸较大大时，，应设设置局局部楼楼盖水水平支支撑。。一般规规定框排架结结构屋屋面和和墙面面围护护材料料，宜宜选用用轻质质板材材。框框排架架结构构围护护墙和和非承承重内内墙的的设置置，应应符合合下列列规定定：1采用砌砌体墙墙时，，墙与与框排排架结结构的的连接接，宜宜采用用不约约束框框排架架主体体结构构变形形的柔柔性连连接方方式；；当不不能采采用柔柔性连连接时时，地地震作作用计计算和和构件件的抗抗震验验算均均应计计入其其不利利影响响。2当框架架的砌砌体填填充墙墙与框框架柱柱为非非柔性性连接接时，，其平平面和和坚向向布置置宜对对称、、均匀匀，并并宜上上下连连续。。一般规规定支承在楼（（屋））面、、平台台上，，并伸伸出屋屋面的的质量量较大大的烟烟囱、、放散散管等等，宜宜作为为结构构的一一部分分进行行整体体结构构地震震作用用计算算；与与结构构的连连接部部位，，应采采取抗抗震构构造措措施。。框排架结结构采采用规规则的的建筑筑结构构方案案时，，可不不设防防震缝缝；需需设置置防震震缝时时，缝缝宽不不应小小于相相应钢钢筋混混凝土土结构构的1.5倍。计算框排架结结构，，应按按《构筑物物抗震震设计计规范范》第5章多遇遇地震震确定定地震震影响响系数数，并并进行行水平平地震震作用用和作作用效效应计计算，，其水水平地地震影影响系系数应应乘以以阻尼尼调整整系数数。钢钢框排排架结结构的的阻尼尼比可可取0.03。当结结构布布置规规则时时，可可分别别沿框框排架架结构构横向向和纵纵向进进行验验算。。其他他情况况，应应采用用空间间结构构模型型进行行抗震震分析析。计算框排架结结构地地震作作用计计算时时，模模型中中柱、、梁（（或桁桁架））、支支撑的的刚度度的计计算，，应符符合下下列规规定：：1采用实实腹柱柱时，，其侧侧移刚刚度应应计入入弯曲曲变形形的影影响；；采用用格构构式柱柱时，，其侧侧移刚刚度可可采用用下列列方法法计算算：1)按格构构式柱柱的柱柱肢与与腹杆杆为铰铰接的的实际际几何何图形形作为为计算算简图图进行行计算算；2)按等刚刚度实实腹截截面进进行计计算，，但应应计入入腹杆杆变形形的影影响，，乘以以0.9的折减减系数数。计算2采用实实腹梁梁时，，应计计入其其弯曲曲变形形影响响；采采用桁桁架且且与柱柱刚接接时，，可采采用下下列方方法计计算：：1)按铰接接杆件件桁架架的实实际几几何图图形作作为计计算简简图进进行计计算；；2)按桁架架上下下弦杆杆形成成的等等刚度度实腹腹梁进进行计计算，，应计计及腹腹杆的的变形形和桁桁架上上下弦弦杆之之间的的坡度度等影影响，，并乘乘以下表表的桁架刚刚度折折减系系数（（按跨跨中处处最高高截面面计算算）桁架上下弦相对坡度0.070.060.050.040.00桁架刚度折减系数0.650.700.750.800.90计算3支撑的侧移移刚度度，可可按《构筑物物抗震震设计计规范范》附录F的规定定确定定。4框排架架结构构计算算确定定柱列列支撑撑系统统的侧侧移刚刚度时时，应应按其其在柱柱列中中的道道数和和榀数数计算算其组组合刚刚度。。计算算纵向向天窗窗架两两侧竖竖向支支撑的的地震震作用用及其其效应应时，，应将将柱列列上梯梯形屋屋架的的端部部竖向向支撑撑列入入计算算模型型；若若中列列柱两两侧屋屋架各各自成成为独独立体体系，，应分分别设设置端端部竖竖向支支撑，，并应应列入入计算算模型型。计算进行框架地地震作作用计计算时时，模模型中中的柱柱、梁梁及支支撑杆杆件的的变形形和刚刚度的的计算算，应应符合合下列列规定定：1对实腹腹柱，，应计计入弯弯曲变变形；；对于于≤≤4的短柱柱（为为柱柱净高高度，，为为沿验验算平平面的的柱截截面高高度）），尚尚应计计入剪剪切变变形。。对实实腹梁梁，应应计入入弯曲曲变形形；对对于≤≤4的短梁梁，（（为为梁净净跨长长，为为梁梁的截截面高高度）），亦亦应计计入剪剪切变变形。。2地震作作用计计算时时框架架梁的的截面面惯性性矩，，可按按下列列规定定计算算：1)楼板为为钢铺铺板时时，可可直接接采用用钢梁梁截面面惯性性矩；；2)楼板为为压型型钢板板上设设混凝凝土现现浇层层，且且与框框架梁梁有可可靠连连接时时，框框架主主梁可可采用用2；计算进行框架地地震作作用计计算时时，模模型中中的柱柱、梁梁及支支撑杆杆件的的变形形和刚刚度的的计算算，应应符合合下列列规定定：1对实腹腹柱，，应计计入弯弯曲变变形；；对于于≤≤4的短柱柱（为为柱柱净高高度，，为为沿验验算平平面的的柱截截面高高度）），尚尚应计计入剪剪切变变形。。对实实腹梁梁，应应计入入弯曲曲变形形；对对于≤≤4的短梁梁，（（为为梁净净跨长长，为为梁梁的截截面高高度）），亦亦应计计入剪剪切变变形。。计算3)对钢-混凝土土组合合楼盖盖，可可采用用梁板板组合合截面面的惯惯性矩矩，，其现现浇混混凝土土板的的有效效宽度度，可可按下下列公公式中中的最最小值值采用用：计算排架分析时时，柱柱的计计算长长度可可按下下列规规定采采用：：1屋架和和排架架柱铰铰接时时，可可取至至柱顶顶。2屋架和排架柱刚接接时，可取至屋架架下弦杆轴线处。。结构地震作用效应的调调整突出屋面的天窗架纵向向支撑抗震验算，，当采用底部剪力力法计算地震作用用时，其天窗架地地震作用效应应乘乘以效应增大系数数，效应增大系数数计算应符合下列列要求：1单跨、边跨屋盖或或有约束框排架结结构变形的内纵墙墙的中间跨屋盖上上部天窗架两侧的的竖向支撑，效应应增大系数应按下下式计算：结构地震作用效应应的调整属于下表所列的结构构件及其其连接的地震作用用效应，应乘以表表中规定的增大系系数进行调整。序号结构或构件增大系数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、柱及其节点抗抗震验算；构件连接抗震验算算；支撑抗震设计。抗震验算涉及的内内容很多只是公式式化，涉及内容要要在具体构件的计计算时查阅便可，，此处不再累赘公公式内容，仅提出出部分讲解，公式式请参阅《构筑物抗震设计规规范》，如有不理解之处处可提出来讨论。。抗震验算框架梁上楼（屋）面板板属于下列情况之之一时，可不进行行框架梁的整体稳稳定性验算：1钢梁与混凝土板按按组合结构设计。。2钢梁上有抗剪连接接件的混凝土现浇浇板。3在梁的受压翼缘上上密铺钢板且与其其牢固连接。7度~9度时，框排架结构构主要构件与节点点的连接可采用焊焊接、摩擦型高强强度螺栓连接或栓栓焊混合连接。采采用焊接时,对框架节点构件板板件的对接连接应应采用全焊透的焊焊接连接。抗震验算7度~9度时，框排架结构构构件节点连接的的抗震验算，应符符合下列规定：1对可能出现塑性铰铰的下列主要节点点，应按节点连接接的最大承载力不不小于构件的塑性性承载力进行设计计：1)框架梁柱节点连接接；2)排架和框架的柱间间支撑与排架、框框架的节点连接；；3)重要的多层框排架架柱与基础的刚接接节点连接。2主要的传递或承受受地震作用的构件件拼接，当不位于于构件塑性区时，，其承载力不应小小于该处作用效应应值的1.1倍；同时，梁、柱柱拼接的受弯承载载力尚不得低于0.5，和分别为梁梁柱截面的弹性截截面模量和钢材屈屈服强度。抗震验算排架柱间支撑，宜采用用中心支撑。支撑撑的设置，应符合合下列规定：1每一个结构单元的的各柱列，应在其其中部或接近中部部的开间内沿柱全全高设置一道柱间间支撑[图7.6.1（a）]。7度时，结构单元长长度超过120m（重屋盖）或150m（轻屋盖）；8度、9度时，结构单元长长度超过90m（重屋盖）或120m（轻屋盖）时，宜宜在单元长度的1/3处的开间内设置两两道柱间支撑[图7.6.1（b）]。有吊车的厂房，，尚应在结构单元元的两端开间内的的上柱范围内设置置上柱支撑。2结构单元内，沿各各柱列的柱顶宜设设置通长的受压系系杆，受压系杆可可与屋架端部系杆杆合并设置。抗震验算3结构单元内，各柱柱列柱间支撑的侧侧移刚度应按下列列规定确定：1)同列柱内上段柱的的柱间支撑侧移刚刚度，不宜大于下下段柱的柱间支撑撑侧移刚度；2)同一柱间采用双片片支撑时，其侧移移刚度宜相同；3)结构单元内，设有有不约束结构变形形的纵向侧墙时，，各柱列柱间支撑撑的侧移刚度宜相相接近，但边列柱柱的柱间支撑的侧侧移刚度不宜大于于中列柱柱间支撑撑的侧移刚度；当当两侧边列柱有约约束结构变形的纵纵向侧墙时，中列列柱柱间支撑的侧侧移刚度应大于边边列柱间支撑的侧侧移刚度。抗震验算支撑杆件平面外长细比比，宜小于平面内内的长细比。排架交叉形柱间支撑，，应符合下列规定定：1交叉形支撑斜杆的的长细比，不应超超过表7.6.3的规定。支撑位置烈

度6789上柱支撑250250200150下柱支撑200200150150抗震验算排架的人字形和门形柱柱间支撑，应符合合下列规定：1上柱、下柱支撑斜斜杆的长细比，均均不应超过表7.6.3中对下柱支撑的规规定。2压杆强度设计值应应乘以承载力折减减系数，其值可按按表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置，应符合下列规规定：1柱间支撑宜设置于于柱列中部附近，，当纵向柱数较少少时，亦可在两端端设置。多层多跨跨框架纵向柱间支支撑宜布置在质心心附近，且宜减小小上下层间刚心的的偏移。2纵向支撑宜设置在在同一开间内，无无法满足时，可局局部设置在相邻的的开间内。框排架结构中排架屋屋盖支撑的布置,可按《构筑物抗震设计规规范》第6.5节的有关规定采用用；框架结构部分分各柱列侧移刚度度相差较大或各层层质量分布不均匀匀，且可能造成结结构扭转时，应在在单层与多层相连连部位沿全长设置置纵向支撑。抗震验算框架中心支撑，应符合合下列规定：1支撑形式应符合《构筑物抗震设计规规范》第7.6.5条的规定。2支撑压杆由组合截截面构成时，其板板件宽厚比不应超超过现行国家标准准《建筑抗震设计规范范》GB50011的有关规定。3支撑杆件的长细比比，应符合现行国国家标准《建筑抗震设计规范范》GB50011的有关规定。4人字形支撑的水平平杆兼作框架横梁梁时，构造上应保保持节点处梁的连连续贯通，计算框框架梁在重力荷载载下的内力时，不不应计入支撑的支支承作用；但在支支撑计算时，应计计入由框架梁传来来的重力荷载。5框架各柱列的纵向向侧移刚度宜相等等或接近。上层支支撑