同济大学 高层建筑第7章 7.1钢结构-2.ppt

高层钢结构建筑设计高层建筑结构设计 5、内力调整一、钢框架—支撑结构钢框架—支撑结构的框架地震层剪力调整: ?V Fi≥ V 0的楼层, 不调整。?V Fi < V 0的楼层,按下两式中的较小值调整 V fi。 max Fi F Fi V V V V ??——第i层框架部分地震层剪力标准值; FiV ——按协同工作计算得到的框架部分地震层剪力最大值标准层。 max FV ——地震作用下框架—支撑结构底部总剪力标准值; 0V 2. 偏心支撑框架偏心支撑框架中,与消能梁段相连构件的内力设计值,应按下列要求调整: ?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——其增大系数,一级不应小于 ,二级不应小于 ,三级不应小于 ; ?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框架梁内力与增大系数的乘积——其增大系数,一级不应小于 ,二级不应小于 ,三级不应小于 ; ?框架柱的内力设计值,应取消能梁段达到受剪承载力时柱内力与增大系数的乘积——其增大系数,一级不应小于 ,二级不应小于 ,三级不应小于 。 6、钢框架构件验算 1、验算原则?验算内容: ?梁、柱构件的强度验算(承载力验算);稳定验算;节点域抗剪验算。?抗震设计的钢框架——强柱弱梁和节点域的验算。?构件强度和稳定验算时,采用组合的最不利内力值; ?验算抗震框架构件的强度和稳定时,钢材的强度设计值要除以承载力抗震调整系数? RE。?钢筋混凝土框架“强柱弱梁”的抗震设计原则也适用于钢框架。 2、钢框架的屈服机制某一层所有框架柱的上下端都屈服形成薄弱层的弱柱框架可能使结构倒塌; 在实际工程中,除底层柱的柱脚外,很难实现其他柱都不屈服的机制。研究结果: ?钢框架柱在比较大的塑形转角时,仍能保持其承载力; ?在往复荷载作用下,钢框架节点域板件即使多次达到其抗剪强度仍具有很好的耗能能力和仍能保持其承载力,不会发生脆性破坏——与钢筋混凝土框架梁柱节点核心区混凝土的受力性能不同?钢框架的屈服耗能机制是以梁屈服耗能和节点域板件耗能为主, 允许部分柱屈服,是混合塑性铰机制。?构件屈服的先后次序应是:节点域首先达到其抗剪强度?然后梁屈服?最后部分柱屈服——不同于钢筋混凝土框架避免核心区剪切破坏的屈服机制。 3、框架梁、柱强度及稳定验算梁的抗弯强度按下式验算: x x nx MfW??——梁对 x轴的弯矩设计值; xM ——截面塑性发展系数; x?——梁对 x轴的净截面模量; nxW ——钢材强度设计值,抗震设计时除以承载力抗震调整系数 ;f 主平面内受弯的实腹构件,其抗剪强度按下式验算: xV b x MfW??框架梁端截面抗剪强度按下式验算: V WNVfA ? 4、强柱弱梁验算为了使梁屈服先于柱屈服,节点左右梁端和上下柱端的全塑性承载力应符合下式要求: 等截面梁: ?W pc(f yc-N/A c)≥?? W pbf yb 端部翼缘变截面梁: ?W pc(f yc-N/A c)≥?(?W pb1f yb+V pb s) W pc、W pb—分别交汇于节点的柱、梁的塑性截面模量; W pb1 —塑性铰所在梁的塑性截面模量; f yc、f yb—分别为柱、梁的钢材屈服强度; N —地震组合的柱轴力; A c—框架柱的截面面积; ?—强柱系数,一级 ;二级 ;三级 ; V pb—梁塑性铰剪力; s —塑性铰(可取梁端部变截面翼缘的最小处)至柱面的距离。 5、钢框架节点域验算在小震作用下,框架梁—柱节点域应满足抗剪强度要求; 在罕遇地震作用下,节点域达到抗剪强度、剪切变形耗能。节点域的抗震验算包括三个方面: ?承载力验算; ?避免节点域板件局部失稳破坏的板件厚度验算; ?抗剪强度验算。节点域的承载力验算: 1 2 ( ) / (4 / 3) pb pb P yv M M V f ?? ? 1 1 P b c w V h h t ? 1 1 P b c w V h h t ? 1 1 ( / 2) P b c w V h h t ??工字形截面柱: 箱形截面柱: 圆管截面柱: 式中: M pb 1、M pb2——分别为节点域两侧梁端截面全塑性受弯承力; V p——节点域板件的体积; f yv——钢材的屈服抗剪强度,取钢材屈服强度的 倍; ψ——折减系数,一、二级取