鋼框排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范講義（PDF共40頁）

1、構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50191- 2012介紹鋼框排架結(jié)構(gòu)鋼框排架結(jié)構(gòu)鋼框排架結(jié)構(gòu)鋼框排架結(jié)構(gòu)鋼框排架結(jié)構(gòu)鋼框排架結(jié)構(gòu)鋼框排架結(jié)構(gòu)剛架結(jié)構(gòu)由橫梁、柱和基礎(chǔ)組成。剛架的柱與橫梁剛接，與基礎(chǔ)鉸接。排架結(jié)構(gòu)由屋架、柱和基礎(chǔ)組成，柱與屋架鉸接，而與基礎(chǔ)剛接。輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系 在傳統(tǒng)觀念中，一般指由圓鋼、小角鋼（454及56364以下）組成的小型或小跨度屋架、鋼架結(jié)構(gòu)，采用磚墻、混凝土墻板和屋面板，多用于小型廠房、倉庫或臨時(shí)建筑。隨著冷彎薄壁型鋼和彩色壓型鋼板等新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)和材料的出現(xiàn)，其概念已發(fā)生根本性變革，與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)相比，其“輕”主要體現(xiàn)在:采用輕質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，大大減輕恒載，整體結(jié)構(gòu)自重輕；采

2、用標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化生產(chǎn)構(gòu)件，現(xiàn)場裝配，施工進(jìn)度快；廣泛用于大中小跨度、工業(yè)與民用建筑，空間布置靈活，建筑造型輕；可回收，符合環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展原則。 正在建設(shè)中的多層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面板采用壓型鋼板，波浪造型的輕鋼結(jié)構(gòu)。屋面梁輕盈、活潑，克服了工業(yè)建筑造型單一、立面造型呆板的缺點(diǎn)。壓型鋼板外墻板門式剛架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 重量輕(2050kg/m2) 工業(yè)化程度高、施工周期短 柱網(wǎng)布置靈活 綜合經(jīng)濟(jì)效益高 一般規(guī)定鋼框排架結(jié)構(gòu)突出屋面的天窗架，宜采用剛架或桁架結(jié)構(gòu)。天窗的端壁與擋風(fēng)板，宜采用輕質(zhì)材料。8度、9度時(shí)，排架的縱向天窗架宜從結(jié)構(gòu)單元端部第二柱間開始設(shè)置；當(dāng)縱向天窗架不能滿足從結(jié)構(gòu)單元端部第二柱間開

3、始設(shè)置的要求時(shí)，在所設(shè)天窗架的第一個(gè)開間內(nèi)，屋蓋應(yīng)增設(shè)局部上弦橫向支撐。橫向天窗架起始點(diǎn)距屋架兩端的距離不宜小于4.5m?？蚺偶芙Y(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置完整的屋蓋支撐系統(tǒng)及柱間支撐?？蚣艿臉牵ㄎ荩┟姘?，宜采用現(xiàn)澆板；當(dāng)采用預(yù)制板時(shí)，板上宜設(shè)置配筋現(xiàn)澆層。樓板上孔洞尺寸較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置局部樓蓋水平支撐。一般規(guī)定框排架結(jié)構(gòu)屋面和墻面圍護(hù)材料，宜選用輕質(zhì)板材?？蚺偶芙Y(jié)構(gòu)圍護(hù)墻和非承重內(nèi)墻的設(shè)置，應(yīng)符合下列規(guī)定：1采用砌體墻時(shí)，墻與框排架結(jié)構(gòu)的連接，宜采用不約束框排架主體結(jié)構(gòu)變形的柔性連接方式；當(dāng)不能采用柔性連接時(shí)，地震作用計(jì)算和構(gòu)件的抗震驗(yàn)算均應(yīng)計(jì)入其不利影響。2當(dāng)框架的砌體填充墻與框架柱為非柔性連接時(shí)，其平面和堅(jiān)

4、向布置宜對(duì)稱、均勻，并宜上下連續(xù)。一般規(guī)定支承在樓（屋）面、平臺(tái)上，并伸出屋面的質(zhì)量較大的煙囪、放散管等，宜作為結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)地震作用計(jì)算；與結(jié)構(gòu)的連接部位，應(yīng)采取抗震構(gòu)造措施?？蚺偶芙Y(jié)構(gòu)采用規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)方案時(shí)，可不設(shè)防震縫；需設(shè)置防震縫時(shí)，縫寬不應(yīng)小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1.5倍。計(jì)算框排架結(jié)構(gòu)，應(yīng)按構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第5章多遇地震確定地震影響系數(shù)，并進(jìn)行水平地震作用和作用效應(yīng)計(jì)算，其水平地震影響系數(shù)應(yīng)乘以阻尼調(diào)整系數(shù)。鋼框排架結(jié)構(gòu)的阻尼比可取0.03。當(dāng)結(jié)構(gòu)布置規(guī)則時(shí)，可分別沿框排架結(jié)構(gòu)橫向和縱向進(jìn)行驗(yàn)算。其他情況，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行抗震分析。計(jì)算框排架結(jié)構(gòu)地震作用計(jì)算時(shí)，

5、模型中柱、梁（或桁架）、支撐的剛度的計(jì)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：1采用實(shí)腹柱時(shí)，其側(cè)移剛度應(yīng)計(jì)入彎曲變形的影響；采用格構(gòu)式柱時(shí)，其側(cè)移剛度可采用下列方法計(jì)算：1)按格構(gòu)式柱的柱肢與腹桿為鉸接的實(shí)際幾何圖形作為計(jì)算簡圖進(jìn)行計(jì)算；2)按等剛度實(shí)腹截面進(jìn)行計(jì)算，但應(yīng)計(jì)入腹桿變形的影響，乘以0.9的折減系數(shù)。計(jì)算2采用實(shí)腹梁時(shí)，應(yīng)計(jì)入其彎曲變形影響；采用桁架且與柱剛接時(shí)，可采用下列方法計(jì)算：1)按鉸接桿件桁架的實(shí)際幾何圖形作為計(jì)算簡圖進(jìn)行計(jì)算；2)按桁架上下弦桿形成的等剛度實(shí)腹梁進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)計(jì)及腹桿的變形和桁架上下弦桿之間的坡度等影響，并乘以下表的桁架剛度折減系數(shù)（按跨中處最高截面計(jì)算）桁架上下弦相對(duì)坡度0

6、.070.060.050.040.00桁架剛度折減系數(shù)0.650.700.750.800.90計(jì)算3 支撐的側(cè)移剛度，可按構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范附錄F的規(guī)定確定。4框排架結(jié)構(gòu)計(jì)算確定柱列支撐系統(tǒng)的側(cè)移剛度時(shí)，應(yīng)按其在柱列中的道數(shù)和榀數(shù)計(jì)算其組合剛度。計(jì)算縱向天窗架兩側(cè)豎向支撐的地震作用及其效應(yīng)時(shí)，應(yīng)將柱列上梯形屋架的端部豎向支撐列入計(jì)算模型；若中列柱兩側(cè)屋架各自成為獨(dú)立體系，應(yīng)分別設(shè)置端部豎向支撐，并應(yīng)列入計(jì)算模型。計(jì)算進(jìn)行框架地震作用計(jì)算時(shí)，模型中的柱、梁及支撐桿件的變形和剛度的計(jì)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：1對(duì)實(shí)腹柱，應(yīng)計(jì)入彎曲變形；對(duì)于 4的短柱（ 為柱凈高度， 為沿驗(yàn)算平面的柱截面高度），尚應(yīng)計(jì)入

7、剪切變形。對(duì)實(shí)腹梁，應(yīng)計(jì)入彎曲變形；對(duì)于 4的短梁，（ 為梁凈跨長， 為梁的截面高度），亦應(yīng)計(jì)入剪切變形。2地震作用計(jì)算時(shí)框架梁的截面慣性矩，可按下列規(guī)定計(jì)算：1)樓板為鋼鋪板時(shí)，可直接采用鋼梁截面慣性矩 ；2)樓板為壓型鋼板上設(shè)混凝土現(xiàn)澆層，且與框架梁有可靠連接時(shí)，框架主梁可采用2 ；計(jì)算進(jìn)行框架地震作用計(jì)算時(shí)，模型中的柱、梁及支撐桿件的變形和剛度的計(jì)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：1對(duì)實(shí)腹柱，應(yīng)計(jì)入彎曲變形；對(duì)于 4的短柱（ 為柱凈高度， 為沿驗(yàn)算平面的柱截面高度），尚應(yīng)計(jì)入剪切變形。對(duì)實(shí)腹梁，應(yīng)計(jì)入彎曲變形；對(duì)于 4的短梁，（ 為梁凈跨長， 為梁的截面高度），亦應(yīng)計(jì)入剪切變形。計(jì)算3)對(duì)鋼-混凝土組

8、合樓蓋，可采用梁板組合截面的慣性矩 ，其現(xiàn)澆混凝土板的有效寬度，可按下列公式中的最小值采用：計(jì)算排架分析時(shí)，柱的計(jì)算長度可按下列規(guī)定采用：1屋架和排架柱鉸接時(shí)，可取至柱頂。2屋架和排架柱剛接時(shí)，可取至屋架下弦桿軸線處。結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)的調(diào)整突出屋面的天窗架縱向支撐抗震驗(yàn)算，當(dāng)采用底部剪力法計(jì)算地震作用時(shí)，其天窗架地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以效應(yīng)增大系數(shù)，效應(yīng)增大系數(shù)計(jì)算應(yīng)符合下列要求：1單跨、邊跨屋蓋或有約束框排架結(jié)構(gòu)變形的內(nèi)縱墻的中間跨屋蓋上部天窗架兩側(cè)的豎向支撐，效應(yīng)增大系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)的調(diào)整屬于下表所列的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接的地震作用效應(yīng)，應(yīng)乘以表中規(guī)定的增大系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。序號(hào)結(jié) 構(gòu)

9、 或 構(gòu) 件增大系數(shù)1框架的角柱，兩個(gè)方向均設(shè)支撐的共用柱1.32框架中的轉(zhuǎn)換梁1.23框排架結(jié)構(gòu)的柱間支撐交叉形支撐、單斜桿支撐 1.2人字形支撐、門形支撐1.34支承于屋面或平臺(tái)上且按雙質(zhì)點(diǎn)體系底部剪力法計(jì)算時(shí)煙囪、放散管3.0管道及其支架1.5抗震驗(yàn)算包含：梁、柱及其節(jié)點(diǎn)抗震驗(yàn)算；構(gòu)件連接抗震驗(yàn)算；支撐抗震設(shè)計(jì)?？拐痱?yàn)算涉及的內(nèi)容很多只是公式化，涉及內(nèi)容要在具體構(gòu)件的計(jì)算時(shí)查閱便可，此處不再累贅公式內(nèi)容，僅提出部分講解，公式請參閱構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，如有不理解之處可提出來討論?？拐痱?yàn)算框架梁上樓（屋）面板屬于下列情況之一時(shí)，可不進(jìn)行框架梁的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：1鋼梁與混凝土板按組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

10、2鋼梁上有抗剪連接件的混凝土現(xiàn)澆板。3在梁的受壓翼緣上密鋪鋼板且與其牢固連接。7度9度時(shí)，框排架結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)的連接可采用焊接、摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接或栓焊混合連接。采用焊接時(shí),對(duì)框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)件板件的對(duì)接連接應(yīng)采用全焊透的焊接連接?？拐痱?yàn)算7度9度時(shí)，框排架結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接的抗震驗(yàn)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：1對(duì)可能出現(xiàn)塑性鉸的下列主要節(jié)點(diǎn)，應(yīng)按節(jié)點(diǎn)連接的最大承載力不小于構(gòu)件的塑性承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)：1)框架梁柱節(jié)點(diǎn)連接；2)排架和框架的柱間支撐與排架、框架的節(jié)點(diǎn)連接；3)重要的多層框排架柱與基礎(chǔ)的剛接節(jié)點(diǎn)連接。2主要的傳遞或承受地震作用的構(gòu)件拼接，當(dāng)不位于構(gòu)件塑性區(qū)時(shí)，其承載力不應(yīng)小于該處作用效應(yīng)值的1

11、.1倍；同時(shí)，梁、柱拼接的受彎承載力尚不得低于0.5 ， 和 分別為梁柱截面的彈性截面模量和鋼材屈服強(qiáng)度?？拐痱?yàn)算排架柱間支撐，宜采用中心支撐。支撐的設(shè)置，應(yīng)符合下列規(guī)定：1每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的各柱列，應(yīng)在其中部或接近中部的開間內(nèi)沿柱全高設(shè)置一道柱間支撐圖7.6.1（a）。7度時(shí)，結(jié)構(gòu)單元長度超過120m（重屋蓋）或150m（輕屋蓋）；8度、9度時(shí)，結(jié)構(gòu)單元長度超過90m（重屋蓋）或120m（輕屋蓋）時(shí)，宜在單元長度的1/3處的開間內(nèi)設(shè)置兩道柱間支撐圖7.6.1（b）。有吊車的廠房，尚應(yīng)在結(jié)構(gòu)單元的兩端開間內(nèi)的上柱范圍內(nèi)設(shè)置上柱支撐。2結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，沿各柱列的柱頂宜設(shè)置通長的受壓系桿，受壓系桿可與屋

12、架端部系桿合并設(shè)置?？拐痱?yàn)算3結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，各柱列柱間支撐的側(cè)移剛度應(yīng)按下列規(guī)定確定：1)同列柱內(nèi)上段柱的柱間支撐側(cè)移剛度，不宜大于下段柱的柱間支撐側(cè)移剛度；2)同一柱間采用雙片支撐時(shí)，其側(cè)移剛度宜相同；3)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，設(shè)有不約束結(jié)構(gòu)變形的縱向側(cè)墻時(shí)，各柱列柱間支撐的側(cè)移剛度宜相接近，但邊列柱的柱間支撐的側(cè)移剛度不宜大于中列柱柱間支撐的側(cè)移剛度；當(dāng)兩側(cè)邊列柱有約束結(jié)構(gòu)變形的縱向側(cè)墻時(shí)，中列柱柱間支撐的側(cè)移剛度應(yīng)大于邊列柱間支撐的側(cè)移剛度。抗震驗(yàn)算支撐桿件平面外長細(xì)比，宜小于平面內(nèi)的長細(xì)比。排架交叉形柱間支撐，應(yīng)符合下列規(guī)定：1交叉形支撐斜桿的長細(xì)比，不應(yīng)超過表7.6.3的規(guī)定。支撐位置烈 度67

13、89上柱支撐250250200150下柱支撐200200150150抗震驗(yàn)算排架的人字形和門形柱間支撐，應(yīng)符合下列規(guī)定：1上柱、下柱支撐斜桿的長細(xì)比，均不應(yīng)超過表7.6.3 中對(duì)下柱支撐的規(guī)定。2壓桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以承載力折減系數(shù)，其值可按表7.6.4取用。 長細(xì)比鋼材牌號(hào)60708090100120150200Q2350.8160.7920.7690.7470.7270.6890.6390.571Q3450.7850.7580.7330.7090.6870.6460.5940.523抗震驗(yàn)算框架縱向柱間支撐布置，應(yīng)符合下列規(guī)定：1柱間支撐宜設(shè)置于柱列中部附近，當(dāng)縱向柱數(shù)較少時(shí)，亦可在兩端設(shè)置

14、。多層多跨框架縱向柱間支撐宜布置在質(zhì)心附近，且宜減小上下層間剛心的偏移。2縱向支撐宜設(shè)置在同一開間內(nèi)，無法滿足時(shí)，可局部設(shè)置在相鄰的開間內(nèi)?？蚺偶芙Y(jié)構(gòu)中排架屋蓋支撐的布置,可按構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第6.5節(jié)的有關(guān)規(guī)定采用；框架結(jié)構(gòu)部分各柱列側(cè)移剛度相差較大或各層質(zhì)量分布不均勻，且可能造成結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)在單層與多層相連部位沿全長設(shè)置縱向支撐。抗震驗(yàn)算框架中心支撐，應(yīng)符合下列規(guī)定：1支撐形式應(yīng)符合構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第7.6.5條的規(guī)定。2支撐壓桿由組合截面構(gòu)成時(shí)，其板件寬厚比不應(yīng)超過現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011的有關(guān)規(guī)定。3支撐桿件的長細(xì)比，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB500

15、11的有關(guān)規(guī)定。4人字形支撐的水平桿兼作框架橫梁時(shí)，構(gòu)造上應(yīng)保持節(jié)點(diǎn)處梁的連續(xù)貫通，計(jì)算框架梁在重力荷載下的內(nèi)力時(shí)，不應(yīng)計(jì)入支撐的支承作用；但在支撐計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)入由框架梁傳來的重力荷載。5框架各柱列的縱向側(cè)移剛度宜相等或接近。上層支撐的側(cè)移剛度不得大于與其相連的下層支撐的側(cè)移剛度。同一層內(nèi)設(shè)置數(shù)道支撐時(shí)，其側(cè)移剛度亦應(yīng)相接近?？拐饦?gòu)造措施傳遞地震作用的主要節(jié)點(diǎn)及其構(gòu)件的連接，宜采用高強(qiáng)度螺栓連接，亦可采用焊接連接。 8度、9度時(shí)框排架結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的連接，不應(yīng)采用普通螺栓連接?？蚣艿牧?、柱剛接時(shí)，梁翼緣與柱應(yīng)采用全焊透焊接，梁腹板與柱宜采用高強(qiáng)度螺栓連接。構(gòu)件的焊接連接，應(yīng)符合下列規(guī)定：1所有傳力的焊接連接，不得采用間斷焊縫；傳遞地震作用的桿端側(cè)面角焊縫，其有效計(jì)算長度不宜大于焊腳尺寸的40倍。2框架節(jié)點(diǎn)連接中，與受力方向垂直的焊縫宜采用全焊透的對(duì)接焊縫。3在同一傳力焊接連接中，不宜采用側(cè)面角焊縫與端部角焊縫并用的焊接連接。抗震構(gòu)造措施承受地震作用的高強(qiáng)度螺栓連接，不宜采用承壓型高強(qiáng)度螺栓?？蚣芰骸⒅F(xiàn)場拼接時(shí)，應(yīng)采用等強(qiáng)的拼材與連接件；翼緣采用焊接