7.3多高层钢结构抗震计算与验算方法在线视频

大家好

今天我们一起来学习

多高层钢结构抗震计算与验算方法

本节内容我们主要学习以下五个方面

一是多高层钢结构抗震计算方法

二是地震作用效应的调整

第三是构件的抗震验算

第四是节点的抗震验算

第五是连接的抗震验算

首先我们先看一下多高层钢结构体系

抗震性能的计算方法

多高层钢结构体系

抗震计算可以采用底部剪力法、振型分解反应谱法以及时程分析法等

对于阻尼比

在多遇地震作用下

当建筑的高度不大于五十米的时候

阻尼比可取0.04

当高度大于五十米且小于二百米的时候

可以取0.03

高度不小于二百米的时候

宜取0.02，我们也可以看出呢

对于结构来说

它越柔他的阻尼比就越小

那么当偏心支撑框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构

总地震倾覆力矩百分之五十的时候

其阻尼比可以相应的增加0.005

在罕遇地震作用下的弹塑性分析结构的阻尼比可取0.05

在多高层钢结构房屋

它的抗震设计的时候呢

应采用两阶段设计

在第一阶段是在多遇地震作用下

对结构进行弹性分析，验算

构件的承载力、稳定及结构的层间位移

第二个阶段是指在罕遇地震作用下

对在规范规定的结构进行弹塑性分析验算结构的弹塑性层间位移

下面我们再看一下地震作用效应的调整

按照钢结构抗震设计中多道设防、强柱弱梁的原则

为了保证结构在罕遇地震作用下

按照理想的屈服模式来屈服，建筑抗震设计规范中对钢结构在地震作用下的内力

和变形的分析进行了相应的规定和调整

第一是当结构在地震作用下的附加弯矩大于初始弯矩的百分之十的时候

应计入重力二阶效应的影响

对于框架梁可不按柱轴线处的内力而按梁端内力进行设计

对工字形截面柱

宜进入梁柱节点域剪切变形

对结构侧移的影响

而对于箱形柱的框架、中心支撑框架和不超过五十米的钢结构呢

在计算其层间位移的时候

可以不计入梁柱节点域剪切变形的影响近似按照框架的轴线进行分析

对于位于消能段同一跨的框架梁的内力设计值呢

取消能梁段

达到抗剪承载力时框架内力与相应的增大系数的乘积

对于一级、二级、三级呢分别不应小于1.3、1.2和1.1

我们也可以看到抗震等级越高呢

这个调整系数越大

而框架柱的内力设计值能取消能梁段

达到受剪承载力时

柱的内力与相应系数的乘积。同样也是一级不小于1.3

二级不小于1.2，三级不小于1.1

那么这些调整系数都是为了保证强柱弱梁

那么保证消能段

先于框架梁和框架柱进入屈服

对于支撑斜杆的轴力设计呢

取与支撑斜杆相连接的消能梁段

达到受剪承载力时支撑的轴力

与增大系数的乘积，一级不小于1.4，二级不小于1.3，三级呢不应小于1.2

钢框架支撑结构的斜杆呢

可以按照端部铰接链杆来计算

框架部分按计算得到的地震剪力应乘以相应的调整系数达到不小于结构底部

总地震剪力的

百分之二十五和框架部分地震剪力最大值1.8倍

二者中的较小值

对于中心支撑框架

它的斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支撑构件的宽度时呢

仍可以按照中心支撑框架来分析

但应计入由此产生的初始弯矩

那么对于其他的结构体系

比如内藏钢支撑的钢筋混凝土墙板和带竖缝钢筋混凝土墙板

应按有关规定计算带竖缝钢筋混凝土墙板可仅

承受水平荷载产生的剪力，不承受竖向荷载产生的压力

对于钢结构转换层以下的钢框架柱呢

它的地震内力应乘以增大系数

其值可以采用1.5

下面，我们看一下构件的抗震验算

对于钢结构构件的抗震验算

包括梁柱以及如果是

框架支撑结构的话

还包括支撑的抗震承载力和稳定性的验算

首先呢我们看一下框架梁

它的抗震验算框架梁呢应根据情况进行抗弯强度、抗剪强度和整体稳定的验算

分别根据下面三个不同的公式

这三个公式都是我们在钢结构原理中验算钢梁的抗弯强度、抗剪强度和整体稳定

比较类似

那么他不同的地方呢是多了一个γRE

那么这个是考虑抗震的承载力

调整系数

在计算强度的时候呢

是取0.75

计算稳定的时候呢

是取0.8

那么这个我们知道是

材料在考虑地震作用效应影响的时候呢

它的强度会有一定的提高

因此呢会有这样的承载力

抗震调整系数

同样的

对于框架柱来说的

它的抗震截面验算呢包括强度验算

平面内的稳定和平面外的稳定

分别按照下面的几个公式来计算

和我们钢结构原理中的公式呢

左边呢是完全一样的

那么在右边呢也是和钢梁一样多了一个

承载力的抗震调整系数

对于支撑来说

对于支撑斜杆

它的受压承载力是按照上面的公式来计算

那么这个地方有一个

受循环荷载作用时的强度降低系数

那么这是根据实验研究发现了支撑

我们知道在地震作用下呢

它要承受拉压这样反复的循环荷载作用

在拉压反复荷载作用下

它的强度就会有一定降低

因此就引入了一个受循环荷载作用时的强度降低系数

并且通过研究发现了

这个强度降低系数呢是和支撑的长细比有关的长细比越大

这个降低系数就越小

人字支撑和V型支撑的横梁在支撑连接处呢，应保持连续并按不计入支撑支点作用的梁验算重力荷载和支撑

屈曲时不平衡力作用下的承载力

我们看右边这幅图

在支撑的作用下呢

在梁上会产生一个局部的不平衡的集中力作用

那么这个不平衡力呢

它的计算是按照受拉支撑的最小屈服承载力和受压支撑最大屈曲承载力的0.3倍

计算

如果支撑的斜杆与消能梁段连接的承载力呢，不得小于支撑的承载力

若支撑需要抵抗弯矩

则支撑与梁的连接应按照压弯连接设计

为了使支撑斜杆能承受消能梁段的梁端弯矩呢

支撑与两端的连接应该设计成刚接

就按照下面这两幅图来进行设计

第四个方面

我们再看一下节点的抗震验算

那么这个节点首先我们看一下梁柱节点

节点的左右梁端和上下柱端的全塑性承载力应该满足下面这两个公式

那么这两个公式是为了满足强柱弱梁这样一个抗震设防的原则

上面呢是等截面梁

下边呢是端部变截面梁

那么这个地方我们可以看到左边呢是柱子的塑性

截面抗弯承载力

右边呢是梁的塑性截面的抗弯承载力

同时左边和右边差了一个强柱系数

这个η呢对于抗震等级是一级的时候呢取1.15

二级的时候呢

取1.1，三级的时候取1.05

那么这是为了保证左边的柱子的全截面塑性截面抗弯承载力是要大于

梁的全截面的塑性抗弯承载力

也就是我们常说的强柱弱梁

那么对于节点域的抗剪屈服承载力呢

是按照下面这个公式来计算

我们注意左端有一个折减系数

那么这个折减系数是考虑

节点域的抗剪的

承载力

三四级取0.6，一二级的时候

为0.7

同时对于工字形截面柱和箱形截面柱

它的节点域呢应该按照下面公式验算

上面这个公式呢tw

是节点域的

腹板的厚度，它不能小于右边这个值

然后下面是验算节点域的剪切的承载力

我们看到右边呢也引入了γRE

也就是刚才的

承载力的抗震调整系数

对于节点域的抗剪验算呢是取0.75

我们再看一下柱脚与基础的连接节点

对于柱脚与基础的连接的极限承载力呢

应按照下面这样一个公式来计算

左边呢是柱脚的极限

受弯承载力

右边呢

有一个连接系数和一个考虑轴力影响时的柱的塑性受弯能力

那么这个连接系数呢根据柱脚的形式和抗震等级

可以取不同的值

在我们规范中都有相应的规定

那么通过这样一个公式来计算

就能保证柱脚与基础的连接

它的极限承载力呢它不能小于就是柱子本身的

塑性受弯

承载力，也是一个强节点弱构件的抗震设防理念

第五个方面呢

我们再看一下连接的抗震验算

对于构件的连接

它的设计呢应该遵循

强连接弱构件的原则在建筑抗震设计规范中的要求

对于钢结构抗侧力体系的构件连接件应该分两阶段设计

第一个阶段是钢结构抗侧力构件连接的承载力

而非内力呢它不应小于相邻构件的承载力设计值

高强度螺栓不得滑移

第二个阶段呢是指的是抗侧力构件连接的极限承载力应该大于相连接构件的屈服的承载力

具体我们看一下梁与柱连接的弹性设计时呢

梁上下翼缘的端截面应该满足连接的弹性设计要求

梁腹板应计入剪力和弯矩

梁与柱连接的极限受弯承载力

按照下面这个公式来计算

左端是连接本身的极限

受弯承载力

右端是梁的全塑性受弯承载力

如果为节点为梁贯通的时候

就是柱子的全截面的塑性受弯承载力

同时我们看到左端是要求他大于右端

差了一个连接系数

那么这个连接系数也是根据

连接的形式包括螺栓连接啊

焊接还有抗震等级来取

用不同的连接系数

保证连接的受弯承载力呢要大于梁的全截面的塑性受弯承载力

那么对于梁与柱连接的受剪极限承载力呢

是按照下面这个公式来计算

左端是梁柱板连接的极限

受剪承载力

那么梁禹柱连接的

极限受剪承载力呢是按照下面的公式来计算

还有一些其他的连接

比如支撑与框架的连接

梁柱支撑的连接的拼接的极限承载力呢

按照上面这个公式来计算

和前面那几个公式呢都比较类似

都是要求保证连接本身的承载力呢高于构件的极限承载力

这个高于呢就通过一个连接系数η来反映

以上就是本节课的内容