6-4-多高层钢结构抗震构造要求

§6-4多高层钢结构抗震构造要求

6.4.1纯框架结构

6.4.2中心支撑框架

6.4.3偏心支撑框架

6.4.1纯框架结构

1)纯框架宜设计成强柱弱梁型，为此框架柱在框架的任一节点处需要满足下列公式要求：（6-11a）

（6-11b）式中Wpc、Wpb——分别为柱和梁的塑性截面模量；

Mbpl、Mpb2——分别为节点域两侧梁的全塑性受弯承载力；

N——柱轴向压力设计值；

Ac——柱截面面积；Vp——节点域的体积；

fyc、fyb——分别为柱和梁的钢材屈服强度；

fV——钢材抗剪强度设计值；

η——强度系数：6度Ⅳ类场地和7度时可取1.0；8度时可取1.05；9度时可取1.15；

ψ——折减系数：6度Ⅳ类场地和7度时可取0.6；8、9度时可取0.7。6.4.1纯框架结构

2)工字形截面柱和箱形截面柱的节点域(见图6-17)应按下列公式计算：（6-12a）（6-12b）

式中hb、hc——分别为梁腹板高度和柱腹板高度；

tw——柱在节点域的腹板厚度；

Mbl、Mb2——分别为节点域两侧梁的弯矩设计值；Vp——节点域的体积；γRE——节点域承载力抗震调整系数，可采用0.85。6.4.1纯框架结构

3）为保证框架梁柱在罕遇地震下有较大的塑性变形能力，高层钢结构和多层钢结构框架梁柱板件宽厚比分别不应超过表6-6和6-7规定的限值。（参见图6-18）。

高层（超过12层）钢结构框架梁柱板件宽厚比限值

表6-6

板

件

6度

7度

8度

9度

柱

工字形柱翼缘外伸部分

1311109工字形柱腹板

43434343箱形柱壁板

39373533梁

工字形梁和箱形梁翼缘外伸部分

111099箱形梁翼缘在两腹板间部分

36323030工字形梁和箱形梁腹板

85~120N/Af80~120N/Af72~120N/Af72~120N/Af

6.4.1纯框架结构多层钢结构框架梁柱板件宽厚比限值

表6-7

注：1、表中数值适用于Q235钢，其他钢号应乘于√235/fy。2、表中，N为梁的轴力，A为梁的截面积，f为梁的钢材抗拉强度设计值。3、ρ指Nb/Af。6.4.1纯框架结构4)高层框架柱长细比，6度时不宜大于，7度时不宜大于，8度和9度时不应大于；多层框架柱长细比，6~8度时不宜大于，9度时不应大于。5)在柱与梁连接处，柱应设置与上下翼缘位置对应的加劲肋(参见图6-17)。6)梁与柱连接的抗弯承载力，不得小于梁的塑性弯矩和节点域屈服时的梁端弯矩的较小值。7)为预防框架梁柱连接脆性断裂，可以采用如下措施：6.4.1纯框架结构①严格控制焊接工艺操作，重要的部位由技术等级高的工人施焊，减少梁柱连接中的焊接缺陷；②适当加大梁腹板下部的割槽口(位于垫板上面，用于梁下翼缘与柱翼缘的施焊)，以便于工人操作，提高焊缝质量；③补充腹板与抗剪连接板之间的焊缝；④采用梁端加盖板和加腋(图6—19)，或梁柱采用全焊方式来加强连接的强度；⑤利用节点域的塑性变形能力，为此节点域可设计成先于梁端屈服，但仍需要满足式(6-12)要求。6.4.1纯框架结构8)为防止梁端与柱的连接处发生脆性破坏，可利用“强节点弱杆件”的抗震设计概念，将梁端附近截面局部削弱。试验证明，基于上述思想的梁端狗骨式设计(图6-20)具有优越的抗震性能，可将框架的屈服控制在削弱的梁端截面处。为进一步提高梁端的变形延性，可根据梁端附近的弯矩分布，对梁端截面的削弱进行适当设计，使得梁在一个较长的区段(同步塑性区)能同步地进行塑性耗能(图6-21)。建议梁的同步塑性区L3的长度取为梁高的一半，使墚的同步塑性区各截面的塑性抗弯承载力比设计值同等的低5％~10％，在同步塑性区的前后各有一个长L2=L4=100mm左右的光滑过渡区，过渡区离柱表面L1=50~100mm，以避开热影响区。6.4.2中心支撑框架

1)抗震设防的中心支撑框架宜采用十字交叉斜杆(图6-22a)、单斜杆(图6-22b)、人字形斜杆(图6-22c)或V形斜杆(图6-22d)体系，不得采用K形斜杆体系(图6-22e)。当采用只能受拉的单斜杆体系时，应同时设不同倾斜方向的两组单斜杆(图6-23)，且每层中不同方向单斜杆的截面面积在水平方向的投影面积之差不得大于10％。

2)人字形和V形支撑斜杆受压屈曲后，使横梁产生较大变形，并使体系的抗剪能力发生较大退化。有鉴于此，在计算地震作用下人字形支撑和V形支撑的斜杆内力时其地震作用标准值应乘以增大系数1.5，以提高斜杆的承载力。

6.4.2中心支撑框架基于同样原因，计算多遇地震作用效应时，十字交叉和单斜杆式中心支撑的斜杆内力应乘以1.3的增大系数。此外，进行支撑抗震承载力验算时，尚应计入重力所产生的支撑内力。3)支撑杆件长细比，对于多层钢结构，当按6度或7度抗震设防时不应大于，按8度或9度抗震设防时不应大于；对于高层钢结构，当按6度或7度抗震设防时不应大于；按8度抗震设防时不应大于；按9度抗震设防时，不应大于。fy以N／mm2为单位。6.4.2中心支撑框架4)支撑杆件的板件宽厚比，不应大于表6-8规定的限值。中心支撑板件宽厚比限值表6-8注：1、表中数值适用于Q235钢，其他钢号应乘于√235/fy。

2、括号内数值适合与多层钢结构。6.4.2中心支撑框架5)支撑斜杆宜采用双轴对称截面。当采用单轴对称截面时(例如双角钢组合T形截面)，应采取防止绕对称轴屈曲的构造措施。6)按7度及以上抗震设防的结构，当支撑为填板式双肢组合构件时，肢件的长细比不应大于构件最大长细比的1/2且不应大于40。7)按8度及以上抗震设防的结构，可以采用带有消能装置的中心支撑体系。此时，支撑斜杆的承载力应为消能装置滑动或屈服时承载力的1.5倍。

6.4.3偏心支撑框架1)偏心支撑框架的抗震设计应保证罕遇地震下结构的屈服发生在偏心梁段上，因而要求框架柱的承载力和支撑的承载力高于偏心梁段的承载力。偏心梁段的屈服形式有两种，一种是剪切屈服型，另一种是弯曲屈服型。试验和分析表明，剪切屈服型偏心梁段支撑框架的刚度和承载力较大，延性和耗能性能较好，抗震设计时，偏心梁段宜设计成剪切屈服型。其净长a满足下式者为剪切屈服型。（6-13）6.4.3偏心支撑框架式中（6-14）

（6-15）式中

Vp——偏心梁段塑性受剪承载力；

Mp——偏心梁段塑性受弯承载力；

ho——偏心梁段腹板计算高度；

tw——偏心梁段腹板厚度；

Wp——偏心梁段塑性抵抗矩。6.4.3偏心支撑框架2)偏心梁段腹板不得加焊贴板提高强度，也不得在腹板上开洞。偏心梁段板件的宽厚比不应大于表6-9限定的数值。偏心支撑框架梁段板件宽厚比限值表6-9注：1、表中数值适用于Q235钢，其他钢号应乘于√235/fy。

2、表中，N为梁的轴力，A为梁的截面积，f为梁的钢材抗拉强度设计值。

6.4.3偏心支撑框架3)为保证在塑性变形过程中偏心梁段的腹板不发生局部屈曲，应按下列规定在梁腹板两侧设置横向加劲肋(图6-25)：①梁在与偏心支撑连接处应设加劲肋。②在距偏心梁段端部bf处，应设加劲肋。bf为偏心梁段翼缘宽度。③偏心梁段中部应设加劲肋，加劲肋间距应根据偏心梁段长度e确定。当e≤1.6Mp／Vp时，最大间距为30tw-(h0/5)；当e≥2.6Mp／Vp时时，最大间距为52tw-(h0/5)；当e介于以上两者之间时，最大间距用线性插值确定。其中tw、h0为偏心梁段腹板厚度与高度。6.4.3偏心支撑框架4)偏心梁段加劲肋的宽度不得小于0.5bf-tw，厚度不得小于075tw或10mm。加劲肋应采用角焊缝与偏心梁腹板和翼缘焊接。加劲肋与连梁腹板的焊缝应能承受大小为Astfy的力，与翼缘的焊缝应能承受大小为Astfy／4的力。其中Ast为加劲肋的截面积，fy为加劲肋屈服强度。5)偏心支撑框架构件的内力设计值，应按下列要求调整：①偏心支撑斜杆的内力设计值，应取为与支撑斜杆相连接的偏心梁段达到受剪承载力时支撑斜杆内力乘以增大系数，增大系数在8度时应大于1.8，9度时应大于1.9；