理论教育 钢框架结构的抗震设计技巧

钢框架结构的抗震设计技巧

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)结构构件抗震验算钢结构构件的抗震验算通常包括强度验算、稳定性验算和长细比(刚度)验算,其验算公式与静力验算公式相同,但需要考虑承载力抗震调整系数,即式中:γRE——承载力抗震调整系数,除另有规定外,应按表3-11采用;R——结构构件承载力设计值。柱轴压比不超过0.4,或符合N2≤φAcf时。

钢框架结构的抗震设计技巧

1)结构构件抗震验算

钢结构构件的抗震验算通常包括强度验算、稳定性验算和长细比(刚度)验算,其验算公式与静力验算公式相同,但需要考虑承载力抗震调整系数,即

式中:γRE——承载力抗震调整系数,除另有规定外,应按表3-11采用;

R——结构构件承载力设计值。

2)强柱弱梁验算

强柱弱梁是抗震设计的基本要求,在地震作用下,塑性效应在梁端形成而不应在柱端形成,此时框架具有较大的内力重分布和消能能力。为此柱端应比梁端有更大的承载能力储备,因此除下列情况之一外,节点左右梁端和上下柱端的全塑性承载力应符合下列要求:

(1)柱所在楼层的受剪承载力比相邻上一层的受剪承载力高出25%。

(2)柱轴压比不超过0.4,或符合N2≤φAcf时(N2为2倍地震作用下的组合轴力设计值)。

(3)与支撑斜杆相连的节点。

等截面梁与柱连接时

梁端扩大、加盖板或采用RBS(骨形)的梁与柱连接时

式中:Wpc,Wpb——分别为计算平面内交会于节点的柱和梁的塑性截面模量;

——框架梁塑性铰所在截面的梁全塑性截面模量;

fyc,fyb——分别为柱和梁的钢材屈服强度;

N——按设计地震作用组合得出的柱轴力;

Ac——框架柱的截面积;(www.daowen.com)

η——强柱系数,一级取1.15,二级取1.10,三级取1.05;

Mv——梁塑性铰剪力柱面产生的附加弯矩,Mv=Vp·x;

Vp——塑性铰剪力;

x——塑性铰至柱面的距离,塑性铰可取梁端部变截面翼缘的最小处。

3)强节点验算

为了保证在大地震作用下,柱和梁连接的节点域腹板不致局部失稳,以利于吸收和耗散地震能量,在柱与梁连接处,柱应设置与梁上下翼缘位置对应的加劲肋,使之与柱翼缘相包围处形成梁柱节点域。节点域柱腹板的厚度,一方面要满足腹板局部稳定要求,另一方面还应满足节点域的抗剪要求。研究表明,节点域既不能太厚,也不能太薄。太厚了使节点域不能发挥耗能作用,太薄了将使框架的侧向位移太大。节点域的屈服承载力应满足下式的要求:

工字形截面柱和箱形截面柱的节点域应按下列公式验算:

式中:Mpb1,Mpb2——分别为节点域两侧梁的全塑性受弯承载力;

Vp——节点域的体积;

fv——钢材的抗剪强度设计值;

fyv——钢材的屈服抗剪强度,取,fy为钢材的屈服强度;

ψ——折减系数,三、四级取0.6,一、二级取0.7;

hb1,hc1——分别为梁翼缘厚度中点间的距离和柱翼缘(或钢管直径线上管壁)厚度中点间的距离;

tw——柱在节点域的腹板厚度;

Mb1,Mb2——分别为节点域两侧梁的弯矩设计值;

γRE——节点域承载力抗震调整系数,取0.75。

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