鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)規(guī)定PPT

1、全國發(fā)用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施培訓(xùn)系列結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)規(guī)定 目錄（一）一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋 1、前言 2、材料 3、高層鋼結(jié)構(gòu)體系和最大適用高度 3.1 結(jié)構(gòu)體系 3.2 適用的最大高度 3.3 適用的最大高寬比 4、層間位移角限值 5、結(jié)構(gòu)布置的一般規(guī)定 目錄（二）6、主要計(jì)算規(guī)定 6.1 一般規(guī)定 6.2 結(jié)構(gòu)阻尼比 6.3 節(jié)點(diǎn)域剪切形的影響 6.4 雙重體系中鋼框架的剪力分擔(dān)率 6.5 強(qiáng)柱弱梁驗(yàn)算 6.6 框架節(jié)點(diǎn)域的驗(yàn)算7、支撐設(shè)計(jì) 7.1中心支撐 7.2偏心支撐 7.2.1 概述 7.2.2 偏心支撐框架的消能梁段 7.2.3 偏心支撐框架構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計(jì)值 7.2.4 消能

2、梁段的承載力計(jì)算 7.2.5能梁段的構(gòu)造要求目錄（三）8主要構(gòu)造規(guī)定 8.1 構(gòu)件長細(xì)比和板件寬厚比 8.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 8.2.1 美、日大震后框架梁柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的改進(jìn) (1)震害情況 (2)對(duì)節(jié)點(diǎn)破壞原因的分析 (3)兩國的構(gòu)造差異 (4)美、日的改進(jìn)措施 (5)我國采取的對(duì)策8.2.2 梁-柱連接的彈性階段抗震設(shè)計(jì)8.2.3 拼接計(jì)算8.2.4 中心支撐的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 目錄（四）二、多層鋼結(jié)構(gòu)廠房一般規(guī)定 計(jì)算要點(diǎn) 構(gòu)造措施 三、單層鋼結(jié)構(gòu)廠房一般規(guī)定 計(jì)算要點(diǎn) 構(gòu)造措施 1、前言我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17不含抗震內(nèi)容。因此，地震區(qū)的房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除應(yīng)符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范外，還應(yīng)符合抗震規(guī)

3、范的有關(guān)規(guī)定。今后，凡是高鋼規(guī)程中與抗震規(guī)范不一致之處，應(yīng)按抗震規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行，且不應(yīng)比其低。但抗震規(guī)范中未列入而高鋼規(guī)程中已列入的，在該規(guī)程修訂前仍可執(zhí)行。一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋1 本介紹對(duì)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中已有規(guī)定而這次變更不大的內(nèi)容只作一般介紹，著重說明這次修訂中的新內(nèi)容。多層工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)另有規(guī)定，列入本章附錄，這里不擬作介紹。 2、材料對(duì)抗震鋼結(jié)構(gòu)鋼材的基本要求是:強(qiáng)屈比大于1.2; 有明顯的屈服臺(tái)階;伸長率大于20%(標(biāo)距50mm); 有良好可焊性。高鋼規(guī)程規(guī)定50mm以上的鋼板要滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的要求，本規(guī)范考慮我國鋼材的實(shí)際情況，將50mm以上改為4

4、0mm以上。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋23. 高層鋼結(jié)構(gòu)體系和最大適用高度3.1 結(jié)構(gòu)體系3.2 適用的最大高度（米）結(jié)構(gòu)體系6、7度8度9度框架1109050框架-支撐（剪力墻板）220200140筒體（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒）和巨型框架 300200180注:適用高度指規(guī)則結(jié)構(gòu)的高度, 為室外地坪至檐口的高度 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋33.3 適用的最大高寬比一般規(guī)定 考慮我國實(shí)際情況，8.1.2條暫按抗震設(shè)防烈度大致劃分，不同結(jié)構(gòu)體系采用統(tǒng)一值，即高寬比限值6、7度取6.5, 8度取6.0, 9度取5.5。 4層間位移角限值第5章5.5節(jié)將多、高層鋼結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值改為層高的1

5、300。罕遇地震作用下層間位移限值,在美國ATC3-06中規(guī)定為層高1/67,高鋼規(guī)程取層高的170,考慮到我國規(guī)定的小震與罕遇地震在7度時(shí)相差約6倍, 位移角限值也須與此相應(yīng), 該章將彈塑性層間位移角限值調(diào)整為150。一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋45.結(jié)構(gòu)布置的一般規(guī)定與高鋼規(guī)程相比，主要有以下變更：關(guān)于樓板，8.1.7條規(guī)定了超過12層的鋼結(jié)構(gòu)房屋，宜采用壓型鋼板組合樓板和現(xiàn)澆或整體式鋼筋混凝土樓板，并與鋼梁有可靠連接；必要時(shí)可設(shè)置水平支撐。不超過12層的鋼結(jié)構(gòu)房屋，除上述形式外，尚可采用裝配整體式鋼筋混凝土樓板、裝配式樓板或其它輕型樓蓋，但強(qiáng)調(diào)了應(yīng)將樓板預(yù)埋件與鋼梁焊接，或采取其它保證樓蓋整

6、體性的措施。2.地下室設(shè)置，8.1.9和8.1.10條規(guī)定了超過12層的鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)設(shè)置地下室，對(duì)12層以下的則不作限定。另外，鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)置地下室時(shí)，規(guī)定框架柱至少伸至地下一層；框架-支撐(抗震墻板)結(jié)構(gòu)中,豎向連續(xù)布置的支撐或抗震墻板應(yīng)延伸至基礎(chǔ)。與高鋼規(guī)程的規(guī)定相比，對(duì)于高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置地下室時(shí)是否用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)層不作限定,允許對(duì)不同情況作不同處理。3.關(guān)于基礎(chǔ)埋深,8.1.10條規(guī)定了采用天然地基時(shí)不宜小于房屋高度的1/15,采用樁基時(shí)承臺(tái)埋深不宜小于房屋總高度的1/20,后者與高鋼規(guī)程的118相比略有放松,是考慮了某些軟地基的工程現(xiàn)實(shí)。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋56主要計(jì)算規(guī)定6.1

7、 一般規(guī)定 8.2.1條規(guī)定,構(gòu)件截面和連接的抗震驗(yàn)算時(shí),凡本章未規(guī)定者,應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。由于鋼結(jié)構(gòu)的非抗震設(shè)計(jì)應(yīng)符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，而高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接抗震設(shè)計(jì)的很多方法都在高鋼規(guī)程中有規(guī)定，本章不再重復(fù)，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與這兩本標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)使用。抗震設(shè)計(jì)時(shí)的地震作用效應(yīng)，考慮到它的短時(shí)間作用,除以小于1的承載力抗震調(diào)整系數(shù)。第5章表5.4.2對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的承載力抗震調(diào)整系數(shù)作了調(diào)整，對(duì)不同類型鋼結(jié)構(gòu)采用統(tǒng)一數(shù)值，介于89抗震規(guī)范和高鋼規(guī)程規(guī)定值之間。6.2 結(jié)構(gòu)阻尼比 鋼結(jié)構(gòu)在多遇地震下的阻尼比，對(duì)超過12層的仍采用0.02,不超過12層的擬采用0.35。鋼結(jié)構(gòu)房屋阻尼比, 實(shí)測表明

8、小于混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)ISO規(guī)定，低層建筑阻尼比大于高層建筑，據(jù)此作了適當(dāng)規(guī)定。在罕遇地震下的分析，仍采用0.05。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋66.3 彈塑性位移增大系數(shù)對(duì)鋼框架和框架-支撐結(jié)構(gòu)彈塑性位移增大系數(shù),在大量算例的基礎(chǔ)上編制成表,對(duì)1020層規(guī)則結(jié)構(gòu)的層間位移可查表得出,簡化了彈塑性位移計(jì)算。6.4 節(jié)點(diǎn)域剪切形的影響高層鋼框架的特點(diǎn), 是節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)框架位移影響較大, 可達(dá)1020%, 通常不能忽略。8.2.3條1款規(guī)定工字形截面柱宜計(jì)入腹板剪切變形對(duì)框架位移的影響,但對(duì)箱型柱不作規(guī)定。這是因?yàn)? 箱形柱有兩個(gè)腹板, 而且每個(gè)腹板的厚度一般均較工字形截面柱的腹板為厚, 其對(duì)框架

9、位移的影響相對(duì)較小。為了適應(yīng)小高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展，考慮到層高較少時(shí)影響不大，還規(guī)定了對(duì)不超過12層的建筑可不計(jì)入。計(jì)算方法可參見高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程,此處不再贅述。節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)框架-支撐體系影響較小，研究表明可忽略不計(jì)。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋76.5 雙重體系中鋼框架的剪力分擔(dān)率在多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)分析, 規(guī)定了雙重抗側(cè)力體系中框架承擔(dān)的總地震力不小于結(jié)構(gòu)底部剪力的25%, 是參考了美國UBC的規(guī)定。UBC的原規(guī)定是:”框架應(yīng)設(shè)計(jì)成能獨(dú)立承擔(dān)至少25%的底部設(shè)計(jì)剪力”。該規(guī)定的目的是發(fā)揮框架部分的二道防線作用。但是在設(shè)計(jì)中在與抗側(cè)力構(gòu)件組合的情況下,符合該規(guī)定很困難?？拐鹨?guī)范

10、審查組建議參照混凝土結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用雙重標(biāo)準(zhǔn)，將8.2.3條2款改為“框架部分按計(jì)算得到的地震剪力應(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和框架部分地震剪力最大值1.8倍二者的較小者”?；炷两Y(jié)構(gòu)對(duì)雙重抗側(cè)力體系的規(guī)定，相應(yīng)為不小于地震剪力的20%和框架部分地震剪力最大值的1.5倍,鑒于鋼結(jié)構(gòu)要求25%,故規(guī)定不大于地震剪力的1.8倍。美國設(shè)計(jì)單位的做法,是在進(jìn)行內(nèi)力分析后,進(jìn)行二次分析,此時(shí)忽略抗側(cè)力構(gòu)件,只考慮框架,檢驗(yàn)它是否能承受25%的底部設(shè)計(jì)剪力。據(jù)悉這樣計(jì)算時(shí),符合上述要求并不困難。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋6.6 強(qiáng)柱弱梁驗(yàn)算 強(qiáng)柱弱梁要求滿足下列條件:該式要求，交匯于節(jié)

11、點(diǎn)的框架柱受彎承載力之和，應(yīng)大于梁的受彎承載力之和，并乘以系數(shù)。 考慮我國情況,強(qiáng)柱弱梁公式中的強(qiáng)柱系數(shù)取得太大將使柱鋼材用量增加過多,對(duì)我國推廣鋼結(jié)構(gòu)不利, 故對(duì)6、7度取1.0,對(duì)8度取1.05, 9度取1.15。 單層房屋和多層房屋的頂層，不需要符合強(qiáng)柱弱梁，因?yàn)樗鼈冊诜菑椥噪A段出現(xiàn)軟弱層沒有什么實(shí)際意義。 抗震規(guī)范參考AISC97的抗震規(guī)定，結(jié)合我國情況提出框架柱所在樓層的受剪承載力比上一層的受剪承載力高出25，或柱軸向力設(shè)計(jì)值與柱全截面面積與鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積的比值不大于0.4,或當(dāng) 時(shí), 可將荷載組合中的地震作用引起的柱軸力加大一倍, 使此時(shí)的柱軸力N1滿足 。 在此情況下可不進(jìn)行

12、強(qiáng)柱弱梁驗(yàn)算。一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋6.7 框架節(jié)點(diǎn)域的驗(yàn)算 節(jié)點(diǎn)域驗(yàn)算包括節(jié)點(diǎn)域的穩(wěn)定性驗(yàn)算、強(qiáng)度驗(yàn)算和屈服程度驗(yàn)算。 穩(wěn)定性驗(yàn)算借鑒美國規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)公式, 即高層鋼結(jié)構(gòu)板域厚度不 小于其高度與寬度之和的190，但多層鋼結(jié)構(gòu)則取1/70。 節(jié)點(diǎn)域的強(qiáng)度驗(yàn)算,我們采用了日本的表達(dá)式 。參考日本的研究成果, 取節(jié)點(diǎn)域屈服彎矩為梁端屈服彎矩之和的0.7倍,可使節(jié)點(diǎn)域切變形對(duì)框架位移的影響不太大, 同時(shí)又能滿足耗能要求?？紤]到按此規(guī)定計(jì)算可能使節(jié)點(diǎn)域普遍加厚, 對(duì)于廣大的7度地區(qū), 適當(dāng)降低了要求, 用0.6代替0.7。在強(qiáng)柱弱梁情況下, 節(jié)點(diǎn)域首先屈服, 然后是梁屈服, 最后是柱屈服。 一、多層和

13、高層鋼結(jié)構(gòu)房屋107. 支撐設(shè)計(jì)7.1 中心支撐8.1.6條規(guī)定,支撐框架在兩個(gè)方向的布置宜基本對(duì)稱,支撐框架之間樓蓋的長寬比不宜大于3。該條還規(guī)定不超過12層的鋼結(jié)構(gòu)宜采用中心支撐，因?yàn)榇藭r(shí)地震作用一般不大，中心支撐較簡單。當(dāng)設(shè)置門窗要求較大孔口時(shí)，可采用人字支撐。中心支撐的軸線應(yīng)交匯于梁柱構(gòu)件軸線的交點(diǎn)。偏離交點(diǎn)不超過支撐桿件寬度時(shí)，仍可視為中心支撐，但此時(shí)連接應(yīng)計(jì)入由此產(chǎn)生的附加彎矩。中心支撐的計(jì)算圖形是兩端鉸接，但在多層和高層建筑中在構(gòu)造上一般作成剛接。人字支撐的斜桿受壓屈曲后承載力急劇降低,在支撐與橫梁連接處將出現(xiàn)不平衡力。規(guī)范規(guī)定，此不平衡力可取受拉支撐的豎向分量減去受壓支撐屈曲壓

14、力豎向分量的30。橫梁設(shè)計(jì)很重要。人字支撐設(shè)計(jì)時(shí)，斜桿內(nèi)力應(yīng)乘增大系數(shù)1.5。一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋117.2偏心支撐。7.2.1 概述偏心支撐具有在彈性階段接近中心支撐框架，彈塑性階段的的延性和消能能力接近延性框架的特點(diǎn)，是一種良好的抗震結(jié)構(gòu)。按8、9度抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)宜采用偏心支撐。常用的偏心支撐形式如圖8.1.6所示。偏心支撐框架的側(cè)向剛度，主要取決于消能梁段的長度與梁長度之比。隨著消能梁段變短，框架剛度變大，并接近于中心支撐框架的剛度。隨著消能梁段的增長，框架柔性增加并接近于純剛架的剛度。偏心支撐的設(shè)計(jì)原則是強(qiáng)柱、強(qiáng)支撐和弱消能梁段，在大震時(shí)消能梁段屈服形成塑性鉸，支撐斜桿、柱和其余梁

15、段仍保持彈性。消能梁段以本身的屈服耗能保證了結(jié)構(gòu)其他部分的安全，起到了保險(xiǎn)絲的作用。一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋127.2.2 偏心支撐框架的消能梁段 偏心支撐框架形狀的選擇，應(yīng)使消能梁段能承受較大剪力。為使框架剛度較大，通常采用較短的消能梁段。支撐的夾角，為了構(gòu)造方便，通常應(yīng)為35至50度。 消能梁段的長度?。?.31.6）7.2.3 偏心支撐框架構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計(jì)值為了保證偏心支撐框架中,支撐斜桿、柱和其余梁段在消能梁段屈服并進(jìn)入應(yīng)變硬化時(shí)保持彈性，對(duì)這些構(gòu)件的設(shè)計(jì)內(nèi)力必需進(jìn)行調(diào)整。本規(guī)范承載力抗震調(diào)整系數(shù)的規(guī)定：消能梁段取0.85， 支撐為0.80,梁、柱為0.75。據(jù)此,對(duì)構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計(jì)值按下列規(guī)

16、定進(jìn)行了調(diào)整。1）支撐斜桿的軸力設(shè)計(jì)值，應(yīng)取與支撐斜桿相連的消能梁段達(dá)到其受剪承載力時(shí)支撐斜桿軸力與增大系數(shù)的乘積，其值在8度及以下時(shí)應(yīng)不小于1.4，9度時(shí)應(yīng)不小于1.5。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)到其受剪承載力時(shí)框架梁內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積.其值在8度及以下時(shí)不應(yīng)小于1.5,9度時(shí)不應(yīng)小1.6。3)框架柱的內(nèi)力設(shè)計(jì)值,應(yīng)取消能梁段達(dá)到其受剪承載力時(shí)柱內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積,其值在8度及以時(shí)不應(yīng)小于1.5,9度時(shí)不應(yīng)小于1.6.一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋137.2.4 消能梁段的承載力計(jì)算消能梁段的承載力應(yīng)按下式計(jì)算，主要區(qū)分軸力較小和較大兩種情況。當(dāng)它的軸力較小時(shí)，受

17、剪承載力可不計(jì)軸力的影響；但當(dāng)軸力較大時(shí)，必須計(jì)入軸力的影響。8.2.7條對(duì)消能梁段的受剪承載力規(guī)定如下:當(dāng) 時(shí) 或 ，取較小值當(dāng) 時(shí) 或 ，取較小值式中，系數(shù)取0.9。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋147.2.5消能梁段的構(gòu)造要求消能梁段的鋼材屈服強(qiáng)度不應(yīng)大于345MPa，因屈服強(qiáng)度太高將降低鋼材延性，不能保證屈服。對(duì)板件寬厚比也作了較嚴(yán)格規(guī)定，翼緣外伸部分寬厚比一律不得大于9，以保證梁段屈服時(shí)的穩(wěn)定。而且腹板上不得貼焊補(bǔ)強(qiáng)板，不得開洞(圖8.5.3)。至于偏心支撐框架的中的支撐斜桿，因?yàn)楸３謴椥?，它?duì)長細(xì)比和板件寬厚比要求不高，符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求就行。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋158主要

18、構(gòu)造規(guī)定8.1 構(gòu)件長細(xì)比8.3.1條規(guī)定,對(duì)超過12層的鋼框架柱長細(xì)比限值，6、7、8、9度分別為120、80、60、60。對(duì)不超過12層的,68度時(shí)不應(yīng)大于120,9度時(shí)不應(yīng)大于100. 抗震規(guī)范把框架柱的最大長細(xì)比列為強(qiáng)制性條款?？蚣苤目拐鹪O(shè)計(jì)還包括應(yīng)滿足強(qiáng)柱弱梁要求。對(duì)抗震鋼結(jié)構(gòu)低碳鋼中心支撐，抗震規(guī)范規(guī)定在6、7、8、9度時(shí)分別取中心支撐最大長細(xì)比為120、120、80、40，與高鋼規(guī)程的規(guī)定相同。板件6度7度8度9度柱工字形柱翼緣外伸部分13(11)11(11)10(10)9(10)工字形柱腹板43(43)43 (43)43(43)43(43)箱形柱壁板39(37)37(37)3

19、5(33)33 (33)梁工字形梁和箱形梁翼緣外伸部分11(11)10(9)9(9)9(9)箱形梁翼緣在兩腹板間的部分36(36)32(30)30(30)30(30)工字形梁和箱形梁腹板85-120N/Af(85-120N/Af)80-110N/Af(72-100N/Af)72-100N/Af(72-100N/Af)85-120N/Af(72-100N/Af)8.2 構(gòu)件板件寬厚比一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋168.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)本章的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與高鋼規(guī)程相比,是修改較多的一部分。一方面，是因?yàn)?994年北嶺地震和1995年阪神地震使焊接鋼框架節(jié)點(diǎn)遭受嚴(yán)重破壞，破壞的范圍很廣，涉及到節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中的很多重

20、要方面，需要借鑒他們的經(jīng)驗(yàn)，采取相應(yīng)措施。另一方面，是因?yàn)閭鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)方法僅計(jì)算節(jié)點(diǎn)連接在罕遇地震下的極限承載力，不作彈性階段下連接的抗震計(jì)算，且計(jì)算方法存在不安全因素，美、日等國都是如此。我們以前沿用國際上的做法，多少認(rèn)為罕遇地震都能經(jīng)受，小震更沒有問題了?，F(xiàn)在注意到，罕遇地震不壞的連接按彈性階段的內(nèi)力設(shè)計(jì)不一定沒有問題，原因是兩個(gè)階段的要求不同。例如，高強(qiáng)度螺栓在彈性階段要求磨擦面不滑動(dòng)，而在罕遇地震下要求螺栓不剪斷。焊縫在彈性階段要求應(yīng)力不大于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，而在罕遇地震下不斷裂就行?？紤]到在彈性階段高強(qiáng)度螺栓出現(xiàn)滑移不符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定，而按以往規(guī)定梁端螺栓計(jì)算方法與實(shí)際情況相差太大，得出的螺

21、栓數(shù)往往太少，成為不安全因素，故此作了修改。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋178.3.1 美、日大震后框架梁柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)(1)震害情況。 (2)對(duì)節(jié)點(diǎn)破壞原因的分析焊縫金屬?zèng)_擊韌性低；焊縫存在缺陷，特別是下翼緣梁端現(xiàn)場焊縫中部，因腹板妨礙焊接和檢查，出現(xiàn)不連續(xù)；梁翼緣端部全熔透坡口焊的襯板邊緣形成人工縫，在豎向力作用下擴(kuò)大；梁端焊縫通過孔邊緣出現(xiàn)應(yīng)力集中，引發(fā)裂縫，向平材擴(kuò)展；裂縫主要出現(xiàn)在下翼緣，是因?yàn)榱荷弦砭売袠前寮訌?qiáng)，且上翼緣焊縫無腹板妨礙施焊。此外，還有一些其它原因，如美國認(rèn)為現(xiàn)在采用的構(gòu)造，梁端出現(xiàn)三軸應(yīng)力狀態(tài)，不能形成塑性鉸，日本則未提出這種看法；美國鋼材實(shí)際屈服點(diǎn)過高，使連接

22、的實(shí)際承載力偏低；節(jié)點(diǎn)域較弱，影響腹板連接承載力的發(fā)揮，導(dǎo)致翼緣連接超載，也是原因之一。一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋18(3)兩國的構(gòu)造差異兩國梁-柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造雖大同小異，但仍有若干差異, 如：美國慣常采用工字形柱, 日本主要采用箱形柱； 美國在梁翼緣對(duì)應(yīng)位置的柱加勁肋厚度按傳遞設(shè)計(jì)內(nèi)力的需要確定,一般為梁翼緣厚度之半, 并認(rèn)為節(jié)點(diǎn)域弱一點(diǎn)，有利于調(diào)整地震內(nèi)力；而日本取梁翼緣厚度加一個(gè)等級(jí),認(rèn)為在這里多用一點(diǎn)鋼材是值得的。螺栓數(shù)量來加強(qiáng)；以上構(gòu)造差異特別是前3項(xiàng)，與破壞情況有明顯關(guān)系。兩國梁端腹板焊縫通過孔形狀不同，它與焊接是否方便以及受力性能有一定關(guān)系。美國對(duì)梁腹板與連接板的連接的抗剪用焊縫加強(qiáng),

23、 日本規(guī)定腹板螺栓不少于23列，用增加一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋19(4)美、日的改進(jìn)措施震后，在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方面，日本對(duì)改進(jìn)了梁端的焊縫通過孔構(gòu)造，以便減小應(yīng)力集中和破壞，在1996年就發(fā)表了新工法。美國作了試驗(yàn)研究，認(rèn)為現(xiàn)行節(jié)點(diǎn)構(gòu)造大震時(shí)不能在梁端出現(xiàn)塑性鉸，采取了將塑性鉸外移的措施。推薦的典型構(gòu)造是將梁翼緣局部削弱的所謂骨式連接（dog-bone）。這種連接是臺(tái)灣早此時(shí)侯提出的，現(xiàn)在臺(tái)灣也采用。在消除梁下翼緣焊縫焊接襯板邊緣的人工縫方面，兩國都很重視。日本規(guī)定了襯板在不同情況下的形式和焊接要求。美國對(duì)下翼緣采用焊后切除襯板，清根補(bǔ)作焊根的方法，認(rèn)為這樣還可消除焊縫缺陷。為了節(jié)省費(fèi)用，對(duì)上翼緣焊

24、縫采取保留襯板焊接邊緣的方法。對(duì)節(jié)點(diǎn)域，美國提出了加強(qiáng)的想法。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋20(5)我國采取的對(duì)策抗震規(guī)范8.3.4條2款規(guī)定, 梁翼緣與柱翼緣間的全熔透焊縫,“8度乙類焊縫和9度時(shí),應(yīng)檢驗(yàn)V形切口的沖擊韌性,其恰帕沖擊值在-20時(shí)不低于27J”。在構(gòu)造改進(jìn)方面，總體上參考了日本的規(guī)定，一般情況不采用將塑性鉸外移的方法。結(jié)合我國國情，8.3.4條3款規(guī)定:柱在梁對(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。 8.3.4條3款規(guī)定:”當(dāng)梁翼緣的塑性截面模量小于梁全 截面塑性截面模量的70%時(shí),梁腹板與柱的連接螺栓不得少于二列;當(dāng)計(jì)算僅需一列時(shí),應(yīng)布置二列,且此時(shí)螺栓總數(shù)

25、不得少于計(jì)算數(shù)的1.5倍”。除采取了上述規(guī)定外，還補(bǔ)充規(guī)定了腹板抗剪連接不得小于腹板的屈服受剪承載力，即此時(shí)要求且一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋21焊縫通過孔的改進(jìn)，主要參考了日本96年公布的鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)指針工場制作篇中的新技術(shù)和新工法，選取了一種開口較小的構(gòu)造(詳見圖8.3.4-1)。一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋22 8.3.4條5款列入了梁-柱剛性連接也可采用帶懸臂梁段,懸臂梁段的翼緣和腹板與柱應(yīng)預(yù)先分別用全熔透焊縫和角焊縫連接,梁的現(xiàn)場拼接可采用翼緣焊接腹板栓接(圖8.3.4-2(a)或全部螺栓連接(b)。這種連接方式，日本應(yīng)用較多，國內(nèi)在多項(xiàng)工程應(yīng)用過，研究表明，肯有較好的抗震性能。一、多層和

26、高層鋼結(jié)構(gòu)房屋23考慮到美國和臺(tái)灣采用的骨式連接(圖8.3.4-3)雖然抗震性能較好，能實(shí)現(xiàn)塑性鉸外移，但要求多用鋼材，根據(jù)我國國情,該款規(guī)定在8度、類場地和9度時(shí)采用。為了消除梁翼緣焊縫焊接襯板邊緣缺口效應(yīng)的危害, 根據(jù)我國情況,上翼緣因有樓板加強(qiáng), 震害較少, 不作處理；僅規(guī)定對(duì)梁下翼緣焊接襯板邊緣施焊（圖8.3.4-1）一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋248.3.2 梁-柱連接的彈性階段抗震設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì),國際上在規(guī)范中提出的方法是只作大震時(shí)的設(shè)計(jì),保證在構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸時(shí)連接不破壞,未列入彈性階段設(shè)計(jì)。此外，為了簡化計(jì)算，梁柱連接的抗震設(shè)計(jì)采用彎矩由翼緣承受和剪力由腹板承受的所謂常用設(shè)

27、計(jì)法，按梁端出現(xiàn)塑鉸時(shí)的彎矩和剪力設(shè)計(jì)。這種做法隱藏的問題，一是不作連接彈性設(shè)計(jì)會(huì)引起彈性階段連接承載力不足，不符合彈性階段的設(shè)計(jì)要求，出現(xiàn)螺栓連接滑移等問題。另一是腹板連接僅承受剪力不承受彎矩，與實(shí)際情況不符，使腹板連接太弱，連接螺栓太少，將導(dǎo)致嚴(yán)重不安全。8.2.8條規(guī)定了”鋼構(gòu)件連接應(yīng)按地震組合內(nèi)力進(jìn)行彈性設(shè)計(jì),并應(yīng)極限承載力計(jì)算”,即首先要進(jìn)行彈性設(shè)計(jì).并在該條3款作出了具體規(guī)定。這樣從幾方面下手,將從根本上解決了梁柱連接較弱的問題，也是對(duì)美、日大震后加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋258.3.3 角焊縫和高強(qiáng)度螺栓的極限承載力1)角焊縫的抗剪強(qiáng)度參考日本的上述規(guī)定, 規(guī)程中

28、取角焊縫的最大受剪承載力為 對(duì)于正面焊縫,考慮到承載力提高幅度較大,予以單列,根據(jù)我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17的規(guī)定,承載力乘增大系數(shù)1.22。2)高強(qiáng)度螺栓極限受剪承載力 8.2.8條6款取一個(gè)高強(qiáng)螺栓的受剪承載力為 式中, 為螺栓螺紋處的凈截面面積。規(guī)范用于檢驗(yàn)的螺栓連接最大受剪承載力, 應(yīng)取螺栓受剪和鋼板承壓二者中之較小值。 一、多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋268.3.4 梁、柱構(gòu)件拼接梁柱構(gòu)件拼接的彈性設(shè)計(jì)時(shí)，腹板應(yīng)計(jì)入彎矩，且受剪承載力不應(yīng)小于構(gòu)件截面受剪承載力的50；拼接的極限承載力應(yīng)符合下列要求：無軸向力時(shí)有軸向力時(shí)拼接采用螺栓連接時(shí)，尚應(yīng)符合下列要求翼緣 且腹板 且 一、多層和高層鋼結(jié)

29、構(gòu)房屋278.3.5 中心支撐的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)新規(guī)范規(guī)定, 支撐端部至節(jié)點(diǎn)板嵌固點(diǎn)在沿支撐桿件方向的距離(由節(jié)點(diǎn)板與框架件間焊縫的起點(diǎn)垂直于支撐桿軸線的直線至支撐端部的距離),不應(yīng)小于節(jié)點(diǎn)板原度的二倍(圖5) 。試驗(yàn)表明，這個(gè)不大的間隙允許節(jié)點(diǎn)板在強(qiáng)震時(shí)有少許屈曲，能顯著減少支撐連接的破壞，有積極作用。 圖8.4.3 支撐的抗震連接二、多層鋼結(jié)構(gòu)廠房.一般規(guī)定多層鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗震規(guī)定適應(yīng)于單跨多跨的全鋼結(jié)構(gòu)多層廠房, 通常為框架支撐體系, 不適用于上層為鋼結(jié)構(gòu)下層為鋼筋混土結(jié)構(gòu)的混合型結(jié)構(gòu)廠房。冷彎薄壁型鋼作主要承重結(jié)構(gòu)的房屋，因構(gòu)件截面小自重輕，可不執(zhí)行本規(guī)定。多層鋼結(jié)構(gòu) 廠房與民用多層鋼結(jié)構(gòu)房屋

30、有很大區(qū)別,其抗震設(shè)計(jì)規(guī)定列入本章附錄。多層鋼結(jié)構(gòu)房屋可設(shè)置或不設(shè)置地下室，當(dāng)設(shè)置地下室時(shí)，鋼框架柱宜伸至地下一層。當(dāng)不設(shè)吊車時(shí)，地震作用比較小，可采用較經(jīng)濟(jì)的柔性交叉支撐。 二、多層鋼結(jié)構(gòu)廠房22計(jì)算要點(diǎn)本附錄對(duì)工業(yè)建筑設(shè)備布置時(shí)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系作了規(guī)定。針對(duì)多層鋼結(jié)構(gòu)廠房的特點(diǎn), 對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算原則提出了規(guī)定。對(duì)結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算要求, 提出了規(guī)定。對(duì)于樓蓋水平支撐的設(shè)置原則和構(gòu)造要求, 針對(duì)不同樓面結(jié)構(gòu)和樓面荷載值作出了規(guī)定。對(duì)于柱間支撐的布置、最大長細(xì)比及支撐板件寬厚比作了規(guī)定。3. 構(gòu)造措施梁-柱連接扇形切角考慮不好施工，可采用圓弧切角。 三、單層鋼結(jié)構(gòu)廠房.一般規(guī)定本節(jié)規(guī)定適用于鋼柱、鋼屋架或?qū)嵏沽撼兄氐膯慰缁蚨嗫绲膯螌訌S房。單層鋼結(jié)構(gòu)廠房橫向框架的形式, 根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)采取了靈活規(guī)定?？蚣艿目箓?cè)力體系可采用屋蓋橫梁與柱頂剛接或鉸接的框架、門式剛架、懸臂柱或其它結(jié)構(gòu)體系。廠房從向抗側(cè)力體系宜采用柱間支撐，受建筑或運(yùn)輸?shù)葪l件限