2018年二级结构工程师考试《钢结构》基础考点：多层钢结构抗震设计要点

2018年二级结构工程师考试《钢结构》基础考点：多层钢结构抗震设计要点

　　多层钢结构抗震设计要点

　　一 多层钢结构的抗震计算

　　1 地震作用与作用效应

　　对多层钢结构进行抗震验算时，一般只房考虑水平地震作用，并在结构的两个主轴方向分别验算，各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗震构件承担。水平地震作用可采用底部剪力法或振型分解反应谱法进行计算。计算时，在多遇地震下，阻尼比可采用0.035;在罕遇地震下，阻尼比可采用0.05。

　　厂房重力荷载代表值和组合系数，除符合第3章的规定外，尚应符合下列规定：

　　①楼面检修荷载不应小于4kN/m2：，荷载组合值系数可取0.4;

　　②成品或原料堆积楼面荷载取值按实际采用，荷载组合值系数取为0.8;

　　③设备和料斗内的物料充满度按实际运行状态取用，当物料为间断加料时，物料重力荷载的组合值系数取0.8;

　　④管道内物料重力荷载按实际运行状态取用，组合值系数取为1.0。

　　震害调查表明，设备或材料的支承结构破坏，将危及下层的设备和人身安全，所以直接支承设备和料斗的构件及其连接，除振动设备计算动力荷载外，尚应计入其重力支承构件及连接的地震作用。

　　2 多层钢结构房屋的抗震构造措施

　　(1)框架柱、支撑的长细比与构件的板件宽厚比

　　(2)厂房楼层的水平支撑

　　水平支撑的作用主要是传递水平地震作用和风荷载，控制柱的计算长度和保证结构构件安装时的稳定。

　　当各榀框架水平刚度相差较大、竖向支撑又不规则时，应按要求设置楼层水平支撑，其构造宜符合下列规定：

　　①水平支撑可设在次梁地步，但支撑杆端部应同时连接于楼层纵，横梁的腹板和梁的下翼缘;

　　②楼层水平支撑的布置应与竖向支撑位置相协调;

　　③楼层轴线上的梁可作为水平支撑系统的弦杆，斜杆与弦杆夹角宜在30。一60。之间;

　　④在柱网区格内次梁承受较大的设备荷载时，应增设刚性系杆，将设备重力的地震作用传到水平支撑弦杆(轴线上的梁)或节点上。

　　(3)厂房纵向往间支撑

　　厂房纵向柱间支撑能有效提高厂房的纵向抗震能力，其布置应符合下列要求：

　　①纵向柱间支撑宜设置于柱列中部附近;

　　②纵向柱间支撑可设置在同一开间内，并在同一柱间上下贯通;

　　②屋面的横向水平支撑和顶层的柱间支撑，宜设置在厂房单元端部的同一柱间内;当厂房单元较长时，应每隔3—5个柱间设置一道。

　　(4)连接节点的要求

　　多层框架梁与柱的连接，除6度外应采用刚性连接，其连接构造应符合有关规定，其中的扇形切角改用圆弧切角。框架上下柱接头宜设在楼板上方1.3m附近，上下柱对接接头的焊接应采用全熔透焊缝。

　　采用压型钢板的钢筋混凝土组合楼板和现浇或装配整体式钢筋混凝土板时，应与钢梁有可靠连接。采用装配式、装配整体式或轻型楼板时，应将楼板预埋件与钢梁焊接或采取其他保证楼盖整体性的措施。

　　多层厂房钢框架与支撑的连接可采用焊接或高强螺栓连接。

　　3 多层钢结构房屋的内力计算

　　平面布置较规则的多层框架，其横向框架的计算宜采用平面计算模型，当平面不规则且楼盖为刚性楼盖时，宜采用空间计算模型;厂房的纵向框架的计算，一般可按柱列法计算，当各柱列纵向刚度差别较大旦楼盖为刚性楼盖时，宜采用空间整体计算模型。

　　进行地震作用效应计算时，宜采用将质量集中于各楼层的层间计算模型，同时按不同围护结构考虑其自振周期的折减系数φ。当为轻质砌块及悬挂预制墙板时，φ取0.9;当为重砌体外包时，t6取o.85;当为重砌体墙嵌砌时，φ取0.8。对所有围护墙一般只计入质量，不考虑其刚度及抗震共同工作。当设备或支承设备的结构与厂房共同工作时，其水平地震作用计算时，应计入设备及其支承结构的刚度，地震作用效应应按设备或支承设备结构与厂房结构侧移刚度的比例分配。

　　多层框架的横向框架计算一般宜采用专门软件的计算机方法，当对层数不多的框架采用手算方法时，其竖向荷载作用下的内力效应可用近似的分层法计算，水平荷载作用下的内力效应可采用半刚架法、改进反弯点法(D值法)等近似方法计算。

　　计算屋间位移时，框架—支撑结构可不计入梁柱节点域剪切变形的影响，但腹板厚度不宜小于梁、柱截面高度之和的1/70。

　　二 钢结构在地震作用下的内力调整

　　为了体现钢结构抗震设计中多道设防、强柱弱梁原则以及保证结构在大震作用下按照理想的屈服形式屈服，抗震规范通过调整结构中不同部分的地震效应或不同构件的内力设计值，即乘以一个地震作用调整系数或内力增大系数来实现。

　　1.结构不同部分的剪力分配

　　抗震设计的其中一条原则就是多道设防，对于框架—支撑结构这种双重抗侧力体系结构，不但要求支撑、内藏钢支撑钢筋混凝土墙板等这些抗侧力构件具有一定的刚度和强度，还要求框架部分还有一定独立的承担抗侧力能力，以发挥框架部分的二道设防作用。

　　2.框架—中心文撑结构构件内力设计值调整

　　在钢框架—中心支撑结构中，斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支撑杆件的宽度时，仍可按中心支撑框架分析，但应考虑支撑偏离对框架梁造成的附加弯矩。当结构的抗侧力构件采用人字形支撑或V形支撑时，支撑的内力设计值应乘以增大系数1.5。

　　3.框架—偏心支撑结构构件内力设计值调整

　　为了使按塑性设计的偏心支撑框架具有其特有的优良抗震性能，在屈服时按所期望的变形机制变形，即其非弹性变形主要集中在各消能梁段上，其设计思想是：在小震作用下，各构件处于弹性状态：在大震作用下，消能梁段纯剪切屈服或同时梁端发生弯曲屈服，其他所有构件除柱底部形成弯曲铰以外其他部位均保持弹性。为了实现上述设计目的，关键要选择合适的消能梁段的长度和梁柱支撑截面，即强柱，强支撑和弱消能梁段。

　　为此规范规定，偏心支撑框架构件的内力设计值应通过乘以增大系数进行调整。

　　(1)支撑斜杆的轴力设计值，应取与支撑斜杆相连接的消能梁段达到受剪承载力时支撑斜杆轴力与增大系数的乘积。增大系数的取值对8度或8度以下设防的结构不小于1.4，9度设防时不应小于1.5。

　　(2)位于消能梁段同一跨的框架梁内力设计值，应取消能梁段达到受剪承载力时的框架梁内力与增加系数的乘积。增大系数的取值对8度或8度以下设防的结构不小于1.5，9度没防时不应小于1.6。

　　(3)框架柱的内力设计值，应取消能梁段达到受剪承载力时柱的内力与增大系数的乘积。增大系数的取值对8度或8度以下设防的结构不小于1.5，9度设防时不应小于1.6。

　　4.其他构件的内力调整问题

　　对框架梁，可不按柱轴线处的内力而按梁端内力设计。钢结构转换层下的钢框架柱，其内力设计值应乘以一增大系数，增大系数可取为1.5。

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