2023年第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計123465概述多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的震害分析多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)類型和抗震防線多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計基本規(guī)定多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算要點多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計世界上第一個多層鋼結(jié)構(gòu)建筑（1872年建于巴黎)8.1概述

鋼結(jié)構(gòu)是多層和高層房屋采用的一種主要結(jié)構(gòu)形式。抗震設(shè)防地區(qū)適用的鋼結(jié)構(gòu)房屋體系主要有框架、框架-支撐（抗震墻）、筒體和巨型鋼框架體系。其中，多層鋼結(jié)構(gòu)的體系主要有框架體系、框架.支撐（抗震墻板）體系等。

與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)均勻，強度較高；鋼結(jié)構(gòu)強度重量比較高，所受的地震作用減少；鋼結(jié)構(gòu)延性及韌性較好，具有較大的變形能力。故鋼結(jié)構(gòu)被認(rèn)為具有良好的抗震性能，在地震中較少發(fā)生破壞現(xiàn)象。但是，如果鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計、制作與施工不當(dāng)，在地震作用下，也可能發(fā)生構(gòu)件失穩(wěn)、材料脆性破壞或連接破壞，無法充分發(fā)揮鋼材的優(yōu)良性能，結(jié)構(gòu)未必具有較高的承載力和延性。美國紐約大廈第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.2.1構(gòu)件破壞

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞形式主要有：支撐構(gòu)件的壓屈破壞、梁柱的局部失穩(wěn)破壞、柱的水平裂縫或斷裂破壞。壓屈破壞局部失穩(wěn)破壞水平裂縫或斷裂破壞第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.2.2節(jié)點破壞

節(jié)點連接破壞主要有兩種類型：一種是支撐節(jié)點連接破壞，另一種是梁柱節(jié)點連接破壞。（a）梁節(jié)點的破壞

（b）柱節(jié)點破壞第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.2.3基礎(chǔ)錨固破壞

鋼柱與基礎(chǔ)的連接錨固破壞主要有螺栓拉斷、混凝土錨固失效、連接板斷裂等。鋼柱腳的錨固破壞第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.2.4結(jié)構(gòu)倒塌

結(jié)構(gòu)倒塌是地震中最嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)破壞形式。雖然鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震性能好，一般較少出現(xiàn)整層坍塌的破壞情況，但在1995年的阪神特大地震中，不僅許多多層鋼結(jié)構(gòu)在首層發(fā)生了倒塌破壞，而且還有不少鋼結(jié)構(gòu)在中間層發(fā)生了整體坍塌的破壞現(xiàn)象，。對地震中破壞的1988幢鋼結(jié)構(gòu)房屋調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中有90幢房屋發(fā)生了倒塌，占比9.1%。究其原因，主要是設(shè)計布置不合理、施工質(zhì)量不良等，形成了結(jié)構(gòu)的薄弱層。阪神特大地震中倒塌的鋼結(jié)構(gòu)房屋第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.3.1結(jié)構(gòu)類型（1）框架結(jié)構(gòu)

框架體系是僅由鋼梁和鋼柱構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系。這類結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移能力主要取決于框架柱和梁的抗彎能力，當(dāng)房屋層數(shù)較多或地震作用增大時，要提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度只有加大梁和柱的截面尺寸。因此，根據(jù)結(jié)構(gòu)的承載性能和工程經(jīng)濟性指標(biāo)，框架體系在低烈度區(qū)主要適用于30層以下的鋼結(jié)構(gòu)房屋。在設(shè)防烈度較高地區(qū)，框架體系的適用高度則有所降低。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計

（2）框架-支撐結(jié)構(gòu)

框架-支撐體系是在框架結(jié)構(gòu)體系中沿平面縱、橫兩個方向均勻布置一定數(shù)量的支撐所形成的結(jié)構(gòu)體系，它是在框架的一跨或幾跨中沿豎向連續(xù)布置支撐構(gòu)成的。框架.支撐結(jié)構(gòu)體系主要依靠支撐抵抗風(fēng)和水平地震作用。

支撐體系的布置主要根據(jù)建筑要求及結(jié)構(gòu)功能來確定，一般布置在端框架中及電梯井周圍處。支撐類型的選擇與抗震要求有關(guān)，也與建筑的層高、柱距以及建筑使用要求（如人行通道、門洞和空調(diào)管道設(shè)置等）有關(guān)，因此需要根據(jù)不同的設(shè)計條件選擇適宜的支撐類型。按照鋼支撐的布置形式，主要分為中心支撐和偏心支撐兩大類。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計

中心支撐的類型（a）X行支撐；（b）單斜支撐；（c）人字形支撐；（d）K形支撐；（e）V形支撐

中心支撐是指支撐斜桿與橫梁及柱的軸線交匯于一點。框架-中心支撐結(jié)構(gòu)是通過支撐提高框架的側(cè)向剛度和水平承載力，是抵抗水平地震作用的有效結(jié)構(gòu)體系，因而在相同烈度地區(qū)，框架-中心支撐結(jié)構(gòu)的高度可以比框架結(jié)構(gòu)高度高得多。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計

偏心支撐是指支撐斜桿的軸線偏離梁柱軸線交點，或一端偏離梁柱軸線交點，或在人字形支撐的形式中，將原來交于一點的支撐拉開一段距離，形成消能梁段。

偏心支撐框架的設(shè)計原則是強柱、強支撐和弱消能梁段。偏心支撐的類型（a）門架式1；（b）門架式2；（c）單斜桿式；（d）人字形式；（e）V字形式第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計

（3）框架-抗震墻結(jié)構(gòu)

框架-抗震墻板體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的抗震墻板。框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置抗震墻板，可以起到與設(shè)置支撐相同的作用。抗震墻板主要有以下三種類型：①鋼抗震墻板；②內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板；③帶豎縫鋼筋混凝土墻板。（a）內(nèi)藏鋼板剪力墻與框架的連接（b）帶豎縫鋼筋混凝土墻板與框架的連接第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計（4）筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)體系因其剛度較大，有較強的抗側(cè)能力，能形成較大的使用空間，對于超高層建筑是一種經(jīng)濟有效的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)筒體的布置、組成、數(shù)量的不同，筒體結(jié)構(gòu)體系可分為框架筒、桁架筒、筒中筒及束筒等。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計（5）巨型框架結(jié)構(gòu)

巨型框架結(jié)構(gòu)體系是由柱距較大的立體桁架柱及桁架梁構(gòu)成的一種結(jié)構(gòu)體系。立體桁架柱和梁分別形成巨型柱和梁，巨型梁沿縱橫向布置形成空間桁架層，在空間桁架層之間設(shè)置次框架結(jié)構(gòu)，以承受空間桁架層之間的各層樓面荷載，并將其傳遞給巨型梁和柱。這種體系能滿足建筑設(shè)計大空間要求，同時又保證結(jié)構(gòu)具有較大的剛度和強度。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.3.2抗震防線

鋼結(jié)構(gòu)房屋進行抗震設(shè)計時，為了實現(xiàn)“大震不倒”的抗震目標(biāo)，應(yīng)該考慮多道抗震防線的設(shè)置問題。

在框架結(jié)構(gòu)體系中，由于柱子是使結(jié)構(gòu)免于倒塌的最重要支承重力荷載構(gòu)件，因此一般希望梁端形成塑性鉸而不是在柱端形成。（a）形成“強柱弱梁”型破壞機制，即整體梁鉸屈服機制；（b）形成“強梁弱柱”型破壞機制，即某層柱鉸屈服機制。顯然，前者的結(jié)構(gòu)耗能遠大于后者，后者僅在結(jié)構(gòu)的某一薄弱層中實現(xiàn)能量耗散。所以，框架結(jié)構(gòu)中的梁抵抗機制就是結(jié)構(gòu)的第一道抗震防線。（a）整體機制（b）層間第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.4.1結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度和最大高寬比（1）鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度

鋼結(jié)構(gòu)民用房屋的結(jié)構(gòu)類型和最大高度應(yīng)符合表中的規(guī)定。平面和豎向均不規(guī)則的鋼結(jié)構(gòu)，適用的最大高度宜適當(dāng)降低。表8.1

鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度結(jié)構(gòu)類型6度7度8度9度(0.1g)(0.15g)(0.20g)(0.30g)(0.40g)框架11090907050框架.中心支撐220200180150120框架.偏心支撐（延性墻）板）240220200180160筒體（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒）和巨型框架300280260240180第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計（2）鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高寬比

高寬比指房屋總高度和沿水平地震作用方向?qū)挾鹊谋戎担捎诮ㄖ赡艹惺芨鞣较虻乃降卣鹱饔茫矢邔挶戎阜课菘偢叨扰c平面較小寬度乏比。表8.2

鋼結(jié)構(gòu)民用房屋適用的最大高寬比注：當(dāng)塔形建筑的底部有大底盤時，高寬比可按大底盤以上計算。地震烈度6、789最大高寬比6.56.05.5第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.4.2鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震等級的劃分

鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防分類、烈度和房屋高度采用不同的抗震等級，并應(yīng)符合相應(yīng)的設(shè)計和構(gòu)造措施要求。丙類建筑的抗震等級應(yīng)按表確定。甲、乙類設(shè)防的建筑結(jié)構(gòu)，其抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的確定，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)KGB50223—2008)的規(guī)定處理。表8.3

鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震等級注：①高度接近或等于髙度分界時，應(yīng)允許結(jié)合房屋不規(guī)則程度和場地、地基條件確定抗震等級。②一般情況，構(gòu)件的抗震等級應(yīng)與結(jié)構(gòu)相同；當(dāng)某個部位各構(gòu)件的承載力均滿足2倍地震作用組合下的內(nèi)力要求時，7.9度的構(gòu)件抗震等級應(yīng)允許按降低1度確定。③本章“一、二、三、四級”即“抗震等級為一、二、三、四級”的簡稱。房屋高度地震烈度6789≤50m一四三二>50m四二二一第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.4.3鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置原則（1）結(jié)構(gòu)平面布置1.建筑平面宜簡單規(guī)則，并使結(jié)構(gòu)各層的抗側(cè)力剛度中心與質(zhì)量中心接近或重合，同時各層剛心與質(zhì)心接近在同一豎直線上。2.建筑的開間、進深宜統(tǒng)一。當(dāng)鋼框筒結(jié)構(gòu)采用矩形平面時，其長寬比不應(yīng)大于1.5：1，不能滿足此項要求時，宜采用多束筒結(jié)構(gòu)。3.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)不宜設(shè)置防震縫，但薄弱部位應(yīng)注意采取措施提高抗震能力。如必須設(shè)置伸縮縫，則應(yīng)同時滿足防震縫的要求。4.樓層剛度大于其相鄰上層剛度的70%，且連續(xù)三層總的剛度降低不超過50%。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計5.相鄰樓層質(zhì)量之比不超過1.5(屋頂層除外）。任意樓層抗側(cè)力構(gòu)件的總受剪承載力大于其相鄰上層80%。框架-支撐結(jié)構(gòu)中，支撐宜豎向連續(xù)布置，除底部樓層和外伸剛臂所在樓層外，支撐的形式和布置在豎向宜一致。（2）防震縫的設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)房屋宜避免采用不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)方案，不設(shè)防震縫；需要設(shè)置防震縫時，縫寬應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.4.6結(jié)構(gòu)體系的選用

對鋼結(jié)構(gòu)體系進行選用和布置時，除了要考慮最大適用高度外，采用框架結(jié)構(gòu)、框架-支撐結(jié)構(gòu)和框架.抗震墻板結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)房屋，還應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)在框架結(jié)構(gòu)中增加中心支撐或偏心支撐等抗側(cè)力構(gòu)件時，應(yīng)遵循抗側(cè)力剛度中心與水平地震作用合力接近重合的原則，即支撐框架在兩個方向的布置均宜基本對稱，支撐框架之間樓蓋的長寬比不宜大于3。(2)采用框架結(jié)構(gòu)時，甲、乙類建筑以及高層的丙類建筑，不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)，多層的丙類建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)。(3)三、四級且高度不超過50m的鋼結(jié)構(gòu)宜采用中心支撐，也可采用偏心支撐、屈曲約束支撐等消能支撐。(4)一、二級鋼結(jié)構(gòu)房屋，宜設(shè)置偏心支撐、帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板、內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板或屈曲約束支撐等消能支撐。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.4.7樓蓋體系的選擇(1)

宜采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板或鋼筋混凝土樓板，并應(yīng)與鋼梁有可靠連接。(2)

對于6度、7度時不超過50m的鋼結(jié)構(gòu)，尚可采用裝配整體式鋼筋混凝土樓板，也可采用裝配式樓板或其他輕型樓蓋，但應(yīng)將樓板預(yù)埋件與鋼梁焊接，或采取其他保證樓蓋整體性的措施。(3)

對轉(zhuǎn)換層樓蓋或樓板有大洞口等情況，必要時可設(shè)置水平支撐。（a）板肋垂直于主梁（b）板肋平行于主梁第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.4.8地下室的設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)房屋的地下室設(shè)置，應(yīng)符合下列要求：

(1)設(shè)置地下室時，框架-支撐（抗震墻板)結(jié)構(gòu)中豎向連續(xù)布置的支撐（抗震墻板）應(yīng)延伸至基礎(chǔ)；鋼框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層，其豎向荷載應(yīng)直接傳至基礎(chǔ)。

(2)超過50m的鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)設(shè)置地下室。其基礎(chǔ)埋置深度，當(dāng)采用天然地基時不宜小于房屋總高度的1/15;當(dāng)采用樁基時，樁承臺埋深不宜小于房屋總高度的1/20。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.5.1鋼結(jié)構(gòu)房屋的計算模型1.模型選擇

鋼結(jié)構(gòu)房屋的計算模型，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、質(zhì)量及剛度沿高度分布均勻、不計算扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，可采用平面結(jié)構(gòu)計算模型；當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)平面或立面不規(guī)則、體形復(fù)雜、無法劃分成平面抗側(cè)力單元的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計算模型。2.抗側(cè)力構(gòu)件的模型簡化(1)

支撐斜桿構(gòu)件的兩端連接節(jié)點雖然按剛接設(shè)計，但在研究中發(fā)現(xiàn)，支撐構(gòu)件兩端承擔(dān)的彎矩很小。因此鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)中的支撐斜桿可按端部鉸接桿計算。(2)

內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板構(gòu)件是以鋼板為基本支撐，外包鋼筋混凝土墻板的預(yù)制構(gòu)件。它只在支撐節(jié)點處與鋼框架相連，而且混凝土墻板與框架梁柱間留有間隙，因此實際上仍是一種支撐，則計算模型中可按支撐桿件模擬。(3)

帶豎縫混凝土抗震墻板，可按只承受水平荷載產(chǎn)生的剪力、不承受豎向荷載產(chǎn)生的壓力來模擬。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計3.重力二階效應(yīng)的影響

由于鋼結(jié)構(gòu)房屋的延性較好，允許的側(cè)移較大，隨著鋼結(jié)構(gòu)房屋高度的增加，重力二階效應(yīng)的影響也越來越大。《抗震規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)在地震作用下的重力附加彎矩大于初始彎矩的10%時，應(yīng)計入重力二階效應(yīng)的影響。4.節(jié)點域剪切變形對結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響

對于鋼結(jié)構(gòu)房屋,是否考慮梁柱節(jié)點域剪切變形對層間位移的影響要根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、框架柱的截面形式以及結(jié)構(gòu)的層數(shù)、高度而定。《抗震規(guī)范》規(guī)定，對工字型截面柱，宜計入梁柱節(jié)點域剪切變形對結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響；對箱形柱框架、中心支撐框架和不超50m的鋼結(jié)構(gòu)，其層間位移計算可不計入梁柱節(jié)點域剪切變形的影響，近似按框架軸線進行分析。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.5.2地震作用下鋼結(jié)構(gòu)房屋的計算方法1.地震作用計算方法

對鋼結(jié)構(gòu)房屋進行抗震設(shè)計時，其地震作用計算方法可根據(jù)不同情況，分別采用第3章介紹的底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法和時程分析法。2.阻尼比的取值

實測研究表明，鋼結(jié)構(gòu)房屋的阻尼比小于混凝土結(jié)構(gòu)房屋。《抗震規(guī)范》規(guī)定：鋼結(jié)構(gòu)抗震計算的阻尼比宜符合下列規(guī)定：(1)在多遇地震下的計算，高度不大于50m時，可取0.04；高度大于50m且小于200m時，可取0.03；高度不小于200m時，宜取0.02。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(2)當(dāng)偏心支撐框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%時，其阻尼比可比第（1）點相應(yīng)增加0.005。(3)在罕遇地震下的彈塑性分析，阻尼比可取0.05。采用屈曲約束支撐的鋼結(jié)構(gòu)，阻尼比按消能減震結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用。3.設(shè)計反應(yīng)譜

鋼結(jié)構(gòu)房屋阻尼比按上述規(guī)定取值后，在進行地震作用計算時，其設(shè)計反應(yīng)譜需按阻尼比作相應(yīng)調(diào)整。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.5.3地震作用下鋼結(jié)構(gòu)房屋的內(nèi)力調(diào)整和內(nèi)力組合1.內(nèi)力調(diào)整

鋼結(jié)構(gòu)房屋在地震作用下的內(nèi)力分析，應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）

對框架梁，可按梁端內(nèi)力設(shè)計，而不按柱軸線處的內(nèi)力設(shè)計。（2）

鋼框架.支撐結(jié)構(gòu)的斜桿可按端部鉸接桿計算；其框架部分按剛度分配計算得到的地震層剪力乘以調(diào)整系數(shù)，達到不小于結(jié)構(gòu)總地震剪力的25%和框架部分最大層剪力的1.8倍二者的較小值。（3）

中心支撐框架的斜桿軸線偏離梁柱軸線交點不超過支撐桿件的寬度時，仍可按中心支撐框架分析，但應(yīng)計由此產(chǎn)生的附加彎矩。

第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計

對于偏心支撐框架結(jié)構(gòu)，為了確保消能梁段能進人彈塑性工作，消耗地震輸人能量，與消能梁段相連構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計值，應(yīng)按下列要求調(diào)整：（1）支撐斜桿的軸力設(shè)計值,應(yīng)取與支撐斜桿相連接的消能梁段達到受剪承載力時支撐斜桿軸力與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級不應(yīng)小于1.4,二級不應(yīng)小于1.3,三級不應(yīng)小于1.2。（2）位于消能梁段同一跨的框架梁內(nèi)力設(shè)計值，應(yīng)取消能梁段達到受剪承載力時框架梁內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級不應(yīng)小于1.3,二級不應(yīng)小于1.2,三級不應(yīng)小于1.1。（3）框架柱的內(nèi)力設(shè)計值，應(yīng)取消能梁段達到受剪承載力時柱內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級不應(yīng)小于1.3,二級不應(yīng)小于1.2,三級不應(yīng)小于1.1。（4）鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件下的鋼框架柱，地震內(nèi)力應(yīng)乘以增大系數(shù)，其值可采用1.5。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.5.4地震作用下鋼結(jié)構(gòu)房屋的變形驗算

為了實現(xiàn)“小震不壞”“大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，根據(jù)“兩階段”設(shè)計方法，應(yīng)分別控制鋼結(jié)構(gòu)在多遇地震作用和罕遇地震作用下的變形，使其不超過一定的數(shù)值。首先，為了防止在多遇地震作用下過大的層間變形造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，必須對鋼結(jié)構(gòu)進行多遇地震作用下的彈性變形驗算，即樓層內(nèi)最大的彈性層間位移應(yīng)符合式（8.1）的驗算要求，多、高層鋼結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值應(yīng)不大于1/250。其次，為了防止在罕遇地震作用下過大的層間變形造成結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌。必須對鋼結(jié)構(gòu)進行罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性變形驗算，即樓層內(nèi)最大的彈塑性層間位移應(yīng)符合式（8.2）的驗算要求，多、高層鋼結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角限值取1/50。

第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.5.5鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分為傾覆穩(wěn)定和壓屈穩(wěn)定兩種類型。傾覆穩(wěn)定可通過限制高寬比來滿足，壓屈穩(wěn)定又分為整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。當(dāng)鋼框架梁的上翼緣采用抗剪連接件與組合樓板連接時，可不驗算地震作用下的整體穩(wěn)定。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.5.6鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件與連接的抗震承載力驗算1.鋼框架構(gòu)件及節(jié)點的抗震承載力驗算

鋼框架節(jié)點處的抗震承載力驗算，應(yīng)符合下列規(guī)定：①節(jié)點左右梁端和上下柱端的全塑性承載力，除下列情況之一外，應(yīng)符合式（8.3）和式（8.4）要求：(1)柱所在樓層的受剪承載力比相鄰上一層的受剪承載力高出25%;(2)柱軸壓比不超過0.4,或柱軸力符合；(3)與支撐斜桿相連的節(jié)點。

等截面梁與柱連接時：

端部翼緣變截面的梁與柱連接時：

第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計②節(jié)點域的屈服承載力應(yīng)符合下列要求：工字形截面柱

：箱型截面柱

：圓管截面柱:

第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計③工字形截面柱和箱形截面柱的節(jié)點域應(yīng)按下列公式驗算：

第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計2.中心支撐框架構(gòu)件的抗震承載力驗算①支撐斜桿的受壓承載力應(yīng)按下式驗算：

第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計3.偏心支撐框架構(gòu)件的抗震承載力驗算①消能梁段的受剪承載力應(yīng)符合下列要求：

支撐斜桿與消能梁段連接的承載力不得小于支撐的承載力。若支撐需要抵抗彎矩，支撐與梁的連接應(yīng)按抗壓彎連接設(shè)計。

第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計4.鋼結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的連接計算①梁與柱剛性連接的極限承載力，應(yīng)按下列公式驗算：（8.16）（8.17）②支撐與框架連接和梁、柱、支撐的拼接極限承載力，應(yīng)按下列公式驗算：支撐連接和拼接：梁的拼接：柱的拼接：（8.18）（8.19）（8.20）第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計

③柱腳與基礎(chǔ)的連接承載力，應(yīng)按下列公式驗算：

第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計8.6.1鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施

第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計2.框架梁、柱板件寬厚比限值

在鋼框架設(shè)計中，框架梁、柱板件寬厚比的規(guī)定，是以結(jié)構(gòu)符合“強柱弱梁”原則為前提的，并考慮柱僅在后期出現(xiàn)少量塑性，不需要很高的轉(zhuǎn)動能力。框架梁、柱板件寬厚比，應(yīng)符合表8.6的規(guī)定。表8.6框架梁、柱的板件寬厚比限值板件名稱抗震等級一級二級三級四級柱工字形截面翼緣外伸部分10111213工字形截面腹板43454852箱形截面壁板33363840梁工字形截面和箱形截面翼緣外伸部分991011箱形截面翼緣在兩腹板之間的部分30303236工字形截面和箱形截面腹板72.120Nb/(Af)<6072.100Nb/(Af)<6580.110Nb/(Af)<7085.120Nb/(Af)<75第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計3.梁柱構(gòu)件的側(cè)向支撐梁柱構(gòu)件的側(cè)向支撐應(yīng)符合下列要求：（1）梁柱構(gòu)件受壓翼緣應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置側(cè)向支撐。（2）梁柱構(gòu)件在出現(xiàn)塑性鉸的截面，上下翼緣均應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐。（3）相鄰兩側(cè)向支撐點間的構(gòu)件長細(xì)比，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017—2003)的有關(guān)規(guī)定。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計4.梁與柱的連接構(gòu)造要求（1）梁與柱的連接宜采用柱貫通型。（2）柱在兩個互相垂直的方向都與梁剛接時宜采用箱形截面，并在梁翼緣連接處設(shè)置隔板；隔板采用電渣焊時，柱壁板厚度不宜小于16mm，小于16mm時可改用工字形柱或采用貫通式隔板。當(dāng)柱僅在一個方向與梁剛接時，宜采用工字形截面，并將柱腹板置于剛接框架平面內(nèi)。（3）工字形柱（繞強軸）和箱形柱與梁剛接時，應(yīng)符合下列要求：

框架梁與柱現(xiàn)場連接第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計（1）梁翼緣與柱翼緣間應(yīng)采用全熔透坡口焊縫；一、二級抗震時，應(yīng)檢驗焊縫的V形切口沖擊韌性，其夏比沖擊韌性在20°C時不低于27J。（2）柱在梁翼緣對應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，加勁肋厚度不應(yīng)小于梁翼緣厚度，強度與梁翼緣相同。（3）梁腹板宜采用摩擦型高強度螺栓與柱連接板連接（經(jīng)工藝試驗合格能確保現(xiàn)場焊接質(zhì)量時，可用氣體保護焊進行焊接）；腹板角部應(yīng)設(shè)置焊接孔，孔形應(yīng)使其端部與梁翼緣和柱翼緣間的全熔透坡口焊縫完全隔開。（4）腹板連接板與柱的焊接，當(dāng)板厚不大于16mm時應(yīng)采用雙面角焊縫，焊縫有效厚度應(yīng)滿足等強度要求，且不小于5mm；板厚大于16mm時采用K形坡口對接焊縫。該焊縫宜采用氣體保護焊，且板端應(yīng)繞焊。（5）—級和二級抗震時，宜采用能將塑性鉸自梁端外移的端部擴大形連接、梁端加蓋板或骨形連接。第8章多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計（6）框架梁采用懸臂梁段與柱剛性連接時，懸臂梁段與柱應(yīng)采用全焊接連接，此時上下翼緣焊接孔的形式宜相同；梁的現(xiàn)場拼接可采用翼緣焊接、腹板螺栓連接或全部螺栓連接。（7）箱形柱與梁翼緣對應(yīng)位置設(shè)置的隔板，應(yīng)采用全熔透對接焊縫與壁板相連。工字形柱的橫向加勁肋與柱翼緣，應(yīng)采用全熔透對接焊縫連接，與腹板可采用角焊縫連接。（9）當(dāng)節(jié)點域的腹板厚度不滿足式（8.5)和式（8.9)及式（8.10)時，應(yīng)采取加厚柱腹板或采取貼焊補強板的措施。補強板的度及其焊縫應(yīng)按傳遞補強板所分擔(dān)剪力的要求設(shè)計。（10）梁與柱剛性連接時，柱在梁翼緣上下各500mm的范圍內(nèi)，柱翼緣與柱