第6章多层和高层钢结构房屋的抗震设计.ppt

第六章 多层和高层钢结构房屋的抗震设计 ;(2)支撑连接破坏 ;(2)梁柱局部失稳 ;3.结构倒塌 ;二、钢结构房屋的抗震性能 ; 中心支撑结构使用中心支撑构件，增加了结构抗侧移刚度，可更有效地利用构件的强度，提高抗震能力，适合于建造更高的房屋结构。 在强烈地震作用下，支撑结构率先进入屈服，可以保护或者延缓主体结构的破坏，这种结构具有多道抗震防线。 中心支撑框架结构构件简单，实际工程应用较多。但是由于支撑构件刚度大，受力较大，容易发生整体或者局部失稳，导致结构总体刚度和强度降低较快，不利于结构抗震能力的发挥，必须注意其构造设计。; 带有偏心支撑的框架-支撑结构，具备中心支撑体系侧向刚度大、具有多道抗震防线的优点，还适当减少了支撑构件的轴向力，进而减小了支撑失稳的可能性。 由于支撑点位置偏离框架接点，便于在横梁内设计用于消耗地震能量的消能梁段。强震发生时，消能梁段率先屈服，消耗大量地震能量，保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后，形成了新的抗震防线，使得结构整体抗震性能，特别是结构延性大大加强。 这种结构体系适合于在高烈度地区建造高层建筑。 ;第二节 抗震设计的一般规定 ;2.框架-支撑体系 ; 中心支撑是常用的支撑类型之一，因具有较大的侧向刚度，对减小结构的水平位移和改善结构的内力分布是有效的，但在往复的水平地震作用下，会产生下列后果： ①支撑斜杆重复压曲后，其抗压承载力急剧降低； ②支撑的两侧柱子产生压缩变形和拉伸变形时，由于支撑的端节点实际构造做法并非铰接，引发支撑产生很大的内力和应力； ③斜杆从受压的压曲状 态变为受拉伸状态，将对结构产生冲击作用力，使支撑及其节点和相邻的结构产生很大的附加应力。 ;(2)偏心支撑 ;3.框架-抗震墙板体系 ;内藏钢板剪力墙与框架连接 ;4.筒体体系 ;5.巨型框架体系 ;二、钢结构房屋的结构选型 ;三、结构的平、立面布置 ;L/B; (3)由于钢结构可承受的结构变形比混凝土结构大，故高层建筑钢结构不宜设置防震缝，但薄弱部位应采取措施提高抗震能力。当建筑平面尺寸大于90米时，可考虑设温度伸缩缝，抗震设防的结构伸缩缝应同时满足防震缝要求。需要设置防震缝时，缝宽应不小于相应钢筋混凝土结构房屋的1.5倍，框架-支撑体系结构的防震缝宽度可取此数值的70%；筒体体系及巨型结构体系结构的防震缝宽度可取此数值的50%，但均不宜小于70毫米。 ; ①任一层的偏心率大于0.15。偏心率可按下列公式计算； ; ②结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的长度，超过该方向建筑总尺寸的25%； ③楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总面积的50%； ④抗水平力构件既不平行于又不对称于抗侧力体系的两个互相垂直的主轴。 属于上述情况第①、④项者应计算结构扭转的影响，属于第③项者应采用相应的计算模型，属于第②项者应采用相应的构造措施。 ;2.竖向布置 ;3.支撑的设计要求 ;四、结构布置的其他要求 ;2.钢结构房屋的地基、基础和地下室 ;第三节 多层和高层钢结构房屋的抗震设计 ;1.结构自震周期 ;2.多高层建筑钢结构的设计反应谱 ;二、地震作用下钢结构的内力与位移计算 ; 在预估杆截面时，内力和位移的分析可采用近似方法。在水平荷载作用下，框架结构可采用D值法进行简化计算；框架-支撑(抗震墙)可简化为平面抗侧力体系，分析时将所有框架合并为总框架，所有竖向支撑(抗震墙)合并为总支撑(抗震墙)，然后进行协同工作分析。 此时，可将总支撑(抗震墙)当作一悬臂梁。如下图所示。 ; 高层钢结构第二阶段的抗震验算应采用时程分析法对结构进行弹塑性时程分析，其结构计算模型可以采用杆系模型、剪切型层模型、剪弯型模型或剪弯协同工作模型。在采用杆系模型分析时，柱、梁的恢复力模型可采用二折线型，其滞回模型可不考虑刚度退化。 对新型、特殊的杆件和结构，其恢复力模型宜通过试验确定。分析时结构的阻尼比可取0.05，并应考虑二阶段效应对侧移的影响。 ; (1)钢结构应按规范规定计入重力二阶效应。对框架梁，可不按柱轴线处的内力而按梁端内力设计。对工字形截面柱，宜计入梁柱节点域剪切变形对结构侧移的影响；中心支撑框架和不超过12层的钢结构，其层间位移计算可不计入梁柱节点域剪切变形的影响； (2)框架-支撑结构中，框架部分按计算得到的地震剪力不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分地震剪力最大值1.8倍二者的较小者； (3)中心支撑框架的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，但应计及由此产生的附加弯矩；人字形和V形支撑组合的内力设计值应乘以增大系数，其值可采用1.5。 ; (4) 支撑斜杆的轴力设计值