多层和高层钢结构房屋的抗震设计.ppt

《多层和高层钢结构房屋的抗震设计.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多层和高层钢结构房屋的抗震设计.ppt（73页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第六章第六章 多层和高层钢结构房屋的抗震设计多层和高层钢结构房屋的抗震设计 第一节第一节 多高层钢结构建筑主要震害现象及其分析多高层钢结构建筑主要震害现象及其分析 一、多高层钢结构的主要震害特征一、多高层钢结构的主要震害特征 在同等场地、同等条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混在同等场地、同等条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小。凝土结构房屋的震害要小。1.1.节点连接破坏节点连接破坏(1)(1)框架梁柱节点破坏框架梁柱节点破坏(2)(2)支撑连接破坏支撑连接破坏 支撑是框架支撑是框架-支撑结构中最主要的抗侧力部分，一旦地震支撑结构中最主要的抗侧力部分，一旦地震发生它将首当其冲承

2、受水平地震作用，如果某层的支撑发生发生它将首当其冲承受水平地震作用，如果某层的支撑发生破坏，将使该层成为薄弱楼层，造成严重后果。破坏，将使该层成为薄弱楼层，造成严重后果。2.2.构件破坏构件破坏(1)(1)支撑压屈支撑压屈 地震时支撑所受的地震时支撑所受的压力超过其屈曲临界力压力超过其屈曲临界力时，即发生压屈破坏。时，即发生压屈破坏。(2)(2)梁柱局部失稳梁柱局部失稳 梁或柱在地震作用下反复受弯，梁或柱在地震作用下反复受弯，在弯矩最大截面处附近由于过度弯曲在弯矩最大截面处附近由于过度弯曲可能发生翼缘局部失稳现象，进而引可能发生翼缘局部失稳现象，进而引发低周疲劳和断裂破坏。发低周疲劳和断裂破坏

3、。(3)(3)钢柱脆性断裂钢柱脆性断裂 3.3.结构倒塌结构倒塌 规则对称的结构体系对抗震将十分有利。规则对称的结构体系对抗震将十分有利。二、钢结构房屋的抗震性能二、钢结构房屋的抗震性能 钢框架结构构造简单、传力明确，侧移刚度沿高度分布钢框架结构构造简单、传力明确，侧移刚度沿高度分布均匀，结构延性好，但抗侧力刚度差。这种结构体系适合于均匀，结构延性好，但抗侧力刚度差。这种结构体系适合于建造建造2020层以下的中低层房屋。层以下的中低层房屋。钢框架钢框架-支撑体系可分为中心支撑体系和偏心支撑体系。支撑体系可分为中心支撑体系和偏心支撑体系。地震作用下中心支撑的变形地震作用下中心支撑的变形 偏心支撑

4、框架的消能机制偏心支撑框架的消能机制 化学工业出版社 中心支撑结构使用中心支撑构件，增加了结构抗侧移刚度，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。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。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

5、大，受力较大，容易发生整体或者局部失稳，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。挥，必须注意其构造设计。化学工业出版社 带有偏心支撑的框架带有偏心支撑的框架-支撑结构，具备中心支撑体系侧向支撑结构，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。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由于支撑

6、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。加强。这种结构体系适合于在高烈度地区建造高层建筑。这种结构体系适合于在高烈度地区建造高层建筑。第二节第二节 抗震设计的一般规定抗震设计的一般规定 一、多高层钢结构的体系与结构布置一、多高层钢结构的体系与结构布置 我国建筑抗震设计规

7、范对钢结构的抗震措施，一般以我国建筑抗震设计规范对钢结构的抗震措施，一般以1212层为界区分。有抗震要求的多高层钢结构的体系主要有框架层为界区分。有抗震要求的多高层钢结构的体系主要有框架体系、框架体系、框架-支撑支撑(抗震墙板抗震墙板)体系、筒体体系体系、筒体体系(框筒、筒中筒、框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等桁架筒、束筒等)或巨型框架体系。或巨型框架体系。1.1.框架体系框架体系 化学工业出版社2.2.框架框架-支撑体系支撑体系 框架框架-支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方向均匀布置一定数量的支撑所形成的结构体系。向均匀布置一定数量的支撑所形成的

8、结构体系。(1)(1)中心支撑中心支撑 中心支撑是指斜杆与横梁及柱汇交于一点，或两根斜中心支撑是指斜杆与横梁及柱汇交于一点，或两根斜杆与横杆汇交于一点，也可与柱子汇交于一点，但汇交时杆与横杆汇交于一点，也可与柱子汇交于一点，但汇交时均无偏心距。均无偏心距。化学工业出版社 中心支撑是常用的支撑类型之一，因具有较大的侧向刚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，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：但在往复的水平地震作用下，会产生下列后果：支撑斜杆重复压曲后，其抗压承载力急剧降低

9、；支撑斜杆重复压曲后，其抗压承载力急剧降低；支撑的两侧柱子产生压缩变形和拉伸变形时，由于支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；力和应力；斜杆从受压的压曲状斜杆从受压的压曲状 态变为受拉伸状态，将对结构态变为受拉伸状态，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。附加应力。化学工业出版社(2)(2)偏心支撑偏心支撑 偏心支撑是指支撑斜杆的两端，至少有一端与梁相交偏心支撑是指支撑斜杆的两端，至少有一

10、端与梁相交(不在柱节点处不在柱节点处)，另一端可在梁与柱交点处连接，或偏离，另一端可在梁与柱交点处连接，或偏离另一根支撑斜杆一段长度与梁连接，并在支撑斜杆杆端与另一根支撑斜杆一段长度与梁连接，并在支撑斜杆杆端与柱子之间构成一消能梁段，或在两根支撑斜杆之间构成一柱子之间构成一消能梁段，或在两根支撑斜杆之间构成一消能梁段的支撑。消能梁段的支撑。偏心支撑改变支撑斜杆与梁偏心支撑改变支撑斜杆与梁(消能梁段消能梁段)的先后屈服顺的先后屈服顺序，罕遇地震时，消能梁段在支撑失稳之前就进入弹塑性序，罕遇地震时，消能梁段在支撑失稳之前就进入弹塑性阶段以利用非弹性变形进行消能，从而保护支撑斜杆不屈阶段以利用非弹性

11、变形进行消能，从而保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。因此，偏心支撑与中心支撑相比具有较大曲或屈曲在后。因此，偏心支撑与中心支撑相比具有较大的延性，它适用于高烈度地区。的延性，它适用于高烈度地区。化学工业出版社3.3.框架框架-抗震墙板体系抗震墙板体系 框架框架-抗震墙板体系是以钢框架为主体，并配置一定数抗震墙板体系是以钢框架为主体，并配置一定数量的抗震墙板。由于抗震墙板可以根据需要布置在任何位置量的抗震墙板。由于抗震墙板可以根据需要布置在任何位置上，布置灵活。另外抗震墙板可以分开布置，两片以上抗震上，布置灵活。另外抗震墙板可以分开布置，两片以上抗震墙并联体较宽，从而可减小抗侧力体系等效高宽比，提高

12、结墙并联体较宽，从而可减小抗侧力体系等效高宽比，提高结构的抗推和抗倾覆能力。抗震墙板主要有以下三种类型：构的抗推和抗倾覆能力。抗震墙板主要有以下三种类型：(1)(1)钢抗震墙板钢抗震墙板 (2)(2)内藏钢板支撑抗震墙板内藏钢板支撑抗震墙板(3)(3)带竖缝混凝土抗震墙板带竖缝混凝土抗震墙板 内藏钢板剪力墙与框架连接内藏钢板剪力墙与框架连接 带竖缝剪力墙与框架连接带竖缝剪力墙与框架连接 4.4.筒体体系筒体体系 根据筒体的布置、组成、数量的不同，筒体结构体系可根据筒体的布置、组成、数量的不同，筒体结构体系可分为框架筒、桁架筒、筒中筒以及束筒等。分为框架筒、桁架筒、筒中筒以及束筒等。化学工业出版

13、社5.5.巨型框架体系巨型框架体系 一般高层钢结构梁、柱、支撑为一个楼层和一个开间内一般高层钢结构梁、柱、支撑为一个楼层和一个开间内的构件，如果将梁、柱、支撑的概念扩展到数个楼层和数个的构件，如果将梁、柱、支撑的概念扩展到数个楼层和数个开间，则可构成巨型框架结构。其由柱距较大的立体桁架柱开间，则可构成巨型框架结构。其由柱距较大的立体桁架柱及立体桁架梁构成。立体桁架梁应沿纵横向布置，并形成一及立体桁架梁构成。立体桁架梁应沿纵横向布置，并形成一个空间桁架层，在两层空间桁架层之间设置次框架结构，以个空间桁架层，在两层空间桁架层之间设置次框架结构，以承担空间桁架层之间的各层楼面荷载，并将其通过此框架结

14、承担空间桁架层之间的各层楼面荷载，并将其通过此框架结构的柱子传递给立体桁架梁及立体桁架柱。这种体系能在建构的柱子传递给立体桁架梁及立体桁架柱。这种体系能在建筑中提供特大空间，具有很大的刚度和强度。筑中提供特大空间，具有很大的刚度和强度。化学工业出版社二、钢结构房屋的结构选型二、钢结构房屋的结构选型 钢结构房屋适用的最大高度钢结构房屋适用的最大高度(m)(m)结构类型结构类型6 6、7 7度度8 8度度9 9度度框架框架11011090905050框架框架-支撑支撑(抗震墙板抗震墙板)220220200200140140筒体筒体(框筒、筒中筒、衍架筒、束筒框筒、筒中筒、衍架筒、束筒)和巨型框架和

15、巨型框架300300260260180180注：注：1.1.房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋顶部分不包括局部突出屋顶部分)；2.2.超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。烈度烈度6 6、7 78 89 9最大高宽比最大高宽比6.56.56.06.05.55.5钢结构民用房屋适用的最大高宽比钢结构民用房屋适用的最大高宽比 注：计算高宽比的高度应从室外地面算起。注：计算高宽比的高度应从室外地面算起。对不超过对不超过1212层的钢结构房屋可采用框架结

16、构、框架层的钢结构房屋可采用框架结构、框架-支支撑结构或其他结构类型；超撑结构或其他结构类型；超1212层的钢结构房屋，层的钢结构房屋，8 8度、度、9 9度时，度时，宜采用偏心支撑、带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢支撑宜采用偏心支撑、带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢支撑钢筋混凝土墙板或其他消能支撑及筒体结构。钢筋混凝土墙板或其他消能支撑及筒体结构。化学工业出版社三、结构的平、立面布置三、结构的平、立面布置 1.1.平面布置平面布置 多高层钢结构的平面布置宜符合下列要求：多高层钢结构的平面布置宜符合下列要求：(1)(1)建筑平面宜简单规则，并使结构各层的抗侧力刚度建筑平面宜简单规则，并使结构各

17、层的抗侧力刚度中心与质量中心接近或重合，同时各层刚心和质心接近在同中心与质量中心接近或重合，同时各层刚心和质心接近在同一竖直线上；建筑的开间、进深宜统一。一竖直线上；建筑的开间、进深宜统一。(2)(2)为避免地震作用下发生强烈的扭转振动或水平地震为避免地震作用下发生强烈的扭转振动或水平地震力在建筑平面上的不均匀分布，建筑平面的尺寸关系应符合力在建筑平面上的不均匀分布，建筑平面的尺寸关系应符合下表和下图。当钢框筒结构采用矩形平面时，其长宽比不宜下表和下图。当钢框筒结构采用矩形平面时，其长宽比不宜大于大于1.51.5：1 1，不能满足此项要求时，宜采用多束筒结构。，不能满足此项要求时，宜采用多束筒

18、结构。L/BL/Bmaxl/bl/BmaxB/Bmax55441.51.5110.50.5L，l，l，B的限值的限值 化学工业出版社 (3)(3)由于钢结构可承受的结构变形比混凝土结构大，故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高抗震能力。当建筑平面尺寸大于9090米时，可考虑设温度伸米时，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

19、设置防震缝时，缝宽应不小于相应钢筋混凝土结构房屋的1.51.5倍，框架倍，框架-支撑体系结构的防震缝宽度可取此数值的支撑体系结构的防震缝宽度可取此数值的70%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；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%50%，但均不宜小于，但均不宜小于7070毫米。毫米。(4)(4)结构平面应尽量避免扭转不规则、凹凸不规则、楼结构平面应尽量避免扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续等布置形式。在平面布置上具有下列情况之一板局部不连续等布置形式。在平面布置上具有下列情况之一者，也属平面不规则结构：者，也属平面不规则结构：化学工业出版社 任一

20、层的偏心率大于任一层的偏心率大于0.150.15。偏心率可按下列公式计算；。偏心率可按下列公式计算；式中式中 x、y分别为所计算楼层在分别为所计算楼层在x和和y方向的偏心率；方向的偏心率；ex、ey分别为分别为x和和y方向水平作用合力线到结构刚心方向水平作用合力线到结构刚心 的距离；的距离；rex、rey分别为分别为x和和y方向的弹性半径；方向的弹性半径；Kx、Ky分别为所计算楼层各抗侧力构件在分别为所计算楼层各抗侧力构件在x和和y方向方向 的侧向刚度之和；的侧向刚度之和；KT所计算楼层的扭转刚度；所计算楼层的扭转刚度；x、y以刚心为原点的抗侧力构件坐标。以刚心为原点的抗侧力构件坐标。化学工业

21、出版社 结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向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的长度，超过该方向建筑总尺寸的25%25%；楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总面积的面积的50%50%；抗水平力构件既不平行于又不对称于抗侧力体系的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。两个互相垂直的主轴。属于上述情况第属于上述情况第、项者应计算结构扭转的影响，项者应计算结构扭转的影响，属于第属于第项者应采用相应的计算模型，属于第项者应采用相应的计算模型，属于第项者应项者应采用相应的构造措施

22、。采用相应的构造措施。2.2.竖向布置竖向布置 抗震设防的高层建筑钢结构，宜采用抗震设防的高层建筑钢结构，宜采用竖向规则的结构。在竖向布置上具有下竖向规则的结构。在竖向布置上具有下列情况之一者，为竖向不规则结构：列情况之一者，为竖向不规则结构：(1)(1)楼层刚度小于其相邻上层刚度的楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%70%，且连续三层总的刚度降低超过，且连续三层总的刚度降低超过50%50%。(2)(2)相邻楼层质量之比超过相邻楼层质量之比超过1.5(1.5(建筑为建筑为轻屋盖时，顶层除外轻屋盖时，顶层除外)。(3)(3)立面收进尺寸的比例为立面收进尺寸的比例为L1/L0.750.75（右图）。

23、（右图）。(4)(4)竖向抗侧力构件不连续。竖向抗侧力构件不连续。(5)(5)任一楼层抗侧力构件的总受剪承载任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力，小于其相邻上层的力，小于其相邻上层的80%80%。化学工业出版社3.3.支撑的设计要求支撑的设计要求 在框架在框架-支撑体系中，可使用中心支撑或偏心支撑。不论支撑体系中，可使用中心支撑或偏心支撑。不论是哪一种支撑，均可提供较大的抗侧移刚度。是哪一种支撑，均可提供较大的抗侧移刚度。中心支撑框架宜采用交叉支撑、人字支撑、斜杆支撑，不中心支撑框架宜采用交叉支撑、人字支撑、斜杆支撑，不宜采用宜采用K K形支撑，因为后者对柱子易形成抗剪集中现象。支形支撑，因为后者

24、对柱子易形成抗剪集中现象。支撑的轴线应交汇于梁柱构件轴线的焦点，确有困难时偏离中撑的轴线应交汇于梁柱构件轴线的焦点，确有困难时偏离中心不应超过支撑杆件的宽度，并计入由此产生的附加弯矩。心不应超过支撑杆件的宽度，并计入由此产生的附加弯矩。偏心支撑框架的每根支撑至少有一根与框架梁相连接，消偏心支撑框架的每根支撑至少有一根与框架梁相连接，消能梁段应设计成具有饱满滞回能力的塑性铰消能机构。能梁段应设计成具有饱满滞回能力的塑性铰消能机构。四、结构布置的其他要求四、结构布置的其他要求 1.1.钢结构房屋的楼板钢结构房屋的楼板 钢结构房屋的楼板主要有在压型钢板上现浇混凝土形成钢结构房屋的楼板主要有在压型钢板

25、上现浇混凝土形成的组合楼板和非组合楼板、装配整体式钢筋混凝土楼板、装的组合楼板和非组合楼板、装配整体式钢筋混凝土楼板、装配式楼板等。一般宜采用组合楼板或者非组合楼板；对不超配式楼板等。一般宜采用组合楼板或者非组合楼板；对不超过过1212层的钢结构尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板，亦可层的钢结构尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板，亦可采用装配式楼板或者其他轻型楼盖。采用装配式楼板或者其他轻型楼盖。压型钢板组合楼板压型钢板组合楼板 2.2.钢结构房屋的地基、基础和地下室钢结构房屋的地基、基础和地下室 (1)(1)高层建筑钢结构的基础形式应根据上部结构、工程地质条件、施工高层建筑钢结构的基础形式应根据

26、上部结构、工程地质条件、施工条件等因素综合确定，宜选用筏基、箱基、桩基或复合基础。当基岩较条件等因素综合确定，宜选用筏基、箱基、桩基或复合基础。当基岩较浅、基础埋深不符合要求时，应采用岩石锚杆基础。浅、基础埋深不符合要求时，应采用岩石锚杆基础。(2)(2)钢结构高层建筑宜设地下室。抗震设防建筑的高层结构部分，基础钢结构高层建筑宜设地下室。抗震设防建筑的高层结构部分，基础埋深宜一致，不宜采用局部地下室。设置地下室时，框架埋深宜一致，不宜采用局部地下室。设置地下室时，框架-支撑支撑(抗震墙抗震墙板板)结构中竖向连续布置的支撑结构中竖向连续布置的支撑(抗震墙板抗震墙板)应延伸至基础；框架柱应至少应延

27、伸至基础；框架柱应至少延伸至地下一层。延伸至地下一层。(3)(3)设置地下室的钢结构房屋的基础埋置深度，当采用天然地基时不宜设置地下室的钢结构房屋的基础埋置深度，当采用天然地基时不宜小于房屋总高度的小于房屋总高度的1/151/15；当采用桩基时，桩承台埋深不宜小于房屋总高；当采用桩基时，桩承台埋深不宜小于房屋总高度的度的 1/20 1/20。(4)(4)当主楼与裙房之间设置沉降缝时，应采用粗砂等松散材料将沉降缝当主楼与裙房之间设置沉降缝时，应采用粗砂等松散材料将沉降缝地面以下部分填实，以确保主楼基础四周的可靠侧向约束；当不设沉降地面以下部分填实，以确保主楼基础四周的可靠侧向约束；当不设沉降缝时

28、，在施工中宜预留后浇带。缝时，在施工中宜预留后浇带。(5)(5)在高层建筑钢结构与钢筋混凝土基础或地下室的钢筋混凝土结构层在高层建筑钢结构与钢筋混凝土基础或地下室的钢筋混凝土结构层之间，宜设置钢骨混凝土结构层。之间，宜设置钢骨混凝土结构层。化学工业出版社第三节第三节 多层和高层钢结构房屋的抗震设计多层和高层钢结构房屋的抗震设计 一、一般计算原则一、一般计算原则 多高层建筑钢结构的抗震设计采用两阶段设计方法，即第多高层建筑钢结构的抗震设计采用两阶段设计方法，即第一阶段设计应按多遇地震计算地震作用，第二阶段设计应按一阶段设计应按多遇地震计算地震作用，第二阶段设计应按罕遇地震计算地震作用。第一阶段设

29、计时，地震作用应考虑罕遇地震计算地震作用。第一阶段设计时，地震作用应考虑下列原则：下列原则：(1)(1)通常情况下，应在结构的两个主轴方向分别计入水平通常情况下，应在结构的两个主轴方向分别计入水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向抗侧力构地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向抗侧力构件承担。件承担。(2)(2)当有斜交抗侧力构件时，宜分别计入各抗侧力构件方当有斜交抗侧力构件时，宜分别计入各抗侧力构件方向的水平地震作用。向的水平地震作用。(3)(3)质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应计入水平质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应计入水平地震作用的扭转效应。地震作用的扭转效应。

30、(4)(4)按按9 9度抗震设防的高层建筑钢结构，或者按度抗震设防的高层建筑钢结构，或者按8 8度和度和9 9度抗度抗震设防的大跨度和长悬臂构件，应计入竖向地震作用。震设防的大跨度和长悬臂构件，应计入竖向地震作用。化学工业出版社1.1.结构自震周期结构自震周期 钢结构的计算周期，应采用按主体结构弹性刚度计算所得钢结构的计算周期，应采用按主体结构弹性刚度计算所得的周期，对于重量及刚度沿高度分布比较均与的高层钢结构，的周期，对于重量及刚度沿高度分布比较均与的高层钢结构，基本自震周期可按顶点位移法计算：基本自震周期可按顶点位移法计算：式中式中 un结构顶层假想侧移结构顶层假想侧移(m)，即假想将结构

31、各层的，即假想将结构各层的 重力荷载作为楼层的集中水平力，按弹性静力重力荷载作为楼层的集中水平力，按弹性静力 方法计算所得到的顶层侧移值；方法计算所得到的顶层侧移值；T考虑非结构构件影响的周期修正系数，可取考虑非结构构件影响的周期修正系数，可取0.9。初步设计时，基本周期可按经验公式初步设计时，基本周期可按经验公式T10.1n估算，估算，n为建筑物层数，不包括地下室部分及屋顶小塔楼。为建筑物层数，不包括地下室部分及屋顶小塔楼。化学工业出版社2.2.多高层建筑钢结构的设计反应谱多高层建筑钢结构的设计反应谱 多高层钢结构的阻尼比较小，按反应谱法计算多遇地震下多高层钢结构的阻尼比较小，按反应谱法计算

32、多遇地震下的地震作用时，超过的地震作用时，超过1212层的钢结构建筑的阻尼比可取为层的钢结构建筑的阻尼比可取为0.020.02，不超过，不超过1212层的钢结构建筑的阻尼比可取为层的钢结构建筑的阻尼比可取为0.0350.035。但计算。但计算罕遇地震下的地震作用时，考虑结构进入弹塑性，多高层钢罕遇地震下的地震作用时，考虑结构进入弹塑性，多高层钢结构的阻尼比均可取为结构的阻尼比均可取为0.050.05。3.3.水平地震作用计算水平地震作用计算 高层建筑钢结构采用底部剪力法时，可按下式计算顶部高层建筑钢结构采用底部剪力法时，可按下式计算顶部附加地震作用系数：附加地震作用系数：不符合底部剪力法适用条

33、件的其他高层钢结构，宜采用振不符合底部剪力法适用条件的其他高层钢结构，宜采用振型分解反应谱法。竖向特别不规则的建筑及高度较大的建筑，型分解反应谱法。竖向特别不规则的建筑及高度较大的建筑，宜采用时程分析法进行补充验算，宜采用时程分析法进行补充验算，化学工业出版社二、地震作用下钢结构的内力与位移计算二、地震作用下钢结构的内力与位移计算 钢结构在进行内力和位移计算时，对于框架钢结构在进行内力和位移计算时，对于框架-支撑、框架支撑、框架-抗震墙板以及框筒等结构常采用矩阵位移法。对于工字形截抗震墙板以及框筒等结构常采用矩阵位移法。对于工字形截面柱，宜计入梁柱节点域剪切变形对结构侧移的影响；对中面柱，宜计

34、入梁柱节点域剪切变形对结构侧移的影响；对中心支撑框架和不超过心支撑框架和不超过1212层的钢结构，其层间位移计算可不计层的钢结构，其层间位移计算可不计入梁柱节点域剪切变形的影响。框架入梁柱节点域剪切变形的影响。框架-支撑结构的斜杆可按支撑结构的斜杆可按端部铰接杆计算；中心支撑框架的斜杆轴线偏离梁柱轴线交端部铰接杆计算；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。对于筒体结构，可将其按位移应计及由此产生的附加弯矩。对于筒体结构，可将其按位移相等原则转化为连续的竖向悬臂筒体，采

35、用有限条法对其进相等原则转化为连续的竖向悬臂筒体，采用有限条法对其进行计算。行计算。1.1.地震作用下的内力与位移计算地震作用下的内力与位移计算(1)(1)多遇地震作用下多遇地震作用下 在预估杆截面时，内力和位移的分析可采用近似方法。在在预估杆截面时，内力和位移的分析可采用近似方法。在水平荷载作用下，框架结构可采用水平荷载作用下，框架结构可采用D D值法进行简化计算；框值法进行简化计算；框架架-支撑支撑(抗震墙抗震墙)可简化为平面抗侧力体系，分析时将所有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，所有竖向支撑框架合并为总框架，所有竖向支撑(抗震墙抗震墙)合并为总支撑合并为总支撑(抗震

36、墙抗震墙)，然后进行协同工作分析。，然后进行协同工作分析。此时，可将总支撑此时，可将总支撑(抗抗震墙震墙)当作一悬臂梁。如下图所示。当作一悬臂梁。如下图所示。框架框架-支撑结构的协同分析模型支撑结构的协同分析模型 化学工业出版社 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、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，其滞系模型分析

37、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。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定。分析时结构的阻尼比可取0.050.05，并应考虑二阶段效应对，并应考虑二阶段效应对侧移的影响。侧移的影响。(2)(2)罕遇地震作用下罕遇地震作用下 化学工业出版社 (1)(1)钢结构应按规范规定计入重力二阶效应。对框架梁，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，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

38、入梁柱节点域剪切变形对结构侧移的影响；中心支撑框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架和不超过1212层的钢结构，其层间位移计算可不计入梁柱节层的钢结构，其层间位移计算可不计入梁柱节点域剪切变形的影响；点域剪切变形的影响；(2)(2)框架框架-支撑结构中，框架部分按计算得到的地震剪力不支撑结构中，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小于结构底部总地震剪力的25%25%和框架部分地震剪力最大值和框架部分地震剪力最大值1.81.8倍二者的较小者；倍二者的较小者；(3)(3)中心支撑框架的斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支中心支撑框架的斜杆轴线偏离梁柱轴线交

39、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；人字形和产生的附加弯矩；人字形和V V形支撑组合的内力设计值应乘形支撑组合的内力设计值应乘以增大系数，其值可采用以增大系数，其值可采用1.51.5。2.2.作用效应组合及调整作用效应组合及调整 抗震设计时，构件截面组合的内力设计值应按下述要求抗震设计时，构件截面组合的内力设计值应按下述要求进行调整：进行调整：化学工业出版社 (4)(4)支撑斜杆的轴力设计值，应取与支撑斜杆相连接的消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随载力时支撑斜杆轴力与增大

40、系数的乘积，能梁段达到受剪随载力时支撑斜杆轴力与增大系数的乘积，其值在其值在8 8度及以下时不应小于度及以下时不应小于1.41.4，9 9度时不应小于度时不应小于1.51.5；位于；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与增大系数的乘积，其值在剪承载力与增大系数的乘积，其值在8 8度及以下时不应小于度及以下时不应小于1.51.5，9 9度时不应小于度时不应小于1.61.6；框架柱的内力设计值，应取消能；框架柱的内力设计值，应取消能段达到受剪承载力时柱内力与增大系数的面积，其值在段达到受剪承载力时柱内力与增大系数的面积

41、，其值在8 8度度及以下时不应小于及以下时不应小于1.51.5，9 9度时不应小于度时不应小于1.61.6。(5)(5)内藏钢支撑钢筋混凝土墙板和带竖缝钢筋混凝土墙板内藏钢支撑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。载产生的剪力，不承受竖向荷载产生的压力。(6)(6)钢结构转换层下的钢框架柱，地震内力应乘以钢结构转换层下的钢框架柱，地震内力应乘以1.5 1.5 的的增大系数。增大系数。(7)(7)在抗震设计中，一般高层钢结构可不考虑风荷载及竖在抗震设计中，

42、一般高层钢结构可不考虑风荷载及竖向地震的作用，但对于高度大于向地震的作用，但对于高度大于60m60m的高层钢结构须考虑风的高层钢结构须考虑风荷载的作用，在荷载的作用，在9 9度区尚需考虑竖向地震的作用。度区尚需考虑竖向地震的作用。化学工业出版社3.3.侧移控制侧移控制 在多遇地震下，钢结构的弹性层间位移角应小于在多遇地震下，钢结构的弹性层间位移角应小于1/3001/300。结构平面端部构件的最大侧移不得超过质心侧移的结构平面端部构件的最大侧移不得超过质心侧移的1.31.3倍；倍；在罕遇地震下，钢结构的弹塑性层间位移角应小于在罕遇地震下，钢结构的弹塑性层间位移角应小于1/501/50。同。同时结

43、构层间侧移的延性比对于纯框架、偏心支撑框架、中心时结构层间侧移的延性比对于纯框架、偏心支撑框架、中心支撑框架、有混凝土抗震墙的钢框架应分别大于支撑框架、有混凝土抗震墙的钢框架应分别大于 3.5 3.5、3.03.0、2.52.5和和2.02.0。4.4.钢结构的整体稳定钢结构的整体稳定 高层钢结构的稳定分为倾覆稳定和压屈稳定两种类型。高层钢结构的稳定分为倾覆稳定和压屈稳定两种类型。倾覆稳定可通过限制高宽比来满足，压屈稳定又分为整体稳倾覆稳定可通过限制高宽比来满足，压屈稳定又分为整体稳定和局部稳定。当钢框架梁的上翼缘采用抗剪连接件与组合定和局部稳定。当钢框架梁的上翼缘采用抗剪连接件与组合楼板连接

44、时，可不验算地震作用下的整体稳定。楼板连接时，可不验算地震作用下的整体稳定。化学工业出版社三、钢结构构件与连接的抗震承载力验算三、钢结构构件与连接的抗震承载力验算 验算的主要内容有：框架梁柱承载力和稳定验算、节点承验算的主要内容有：框架梁柱承载力和稳定验算、节点承载力与稳定性验算、支撑构件的承载力验算、偏心支撑框架载力与稳定性验算、支撑构件的承载力验算、偏心支撑框架构件的抗震承载力验算、构件及其连接的极限承载力验算。构件的抗震承载力验算、构件及其连接的极限承载力验算。1.1.钢结构构件及其节点的抗震承载力计算钢结构构件及其节点的抗震承载力计算 钢梁在反复荷载下的极限荷载比静力单向荷载下小，但由

45、钢梁在反复荷载下的极限荷载比静力单向荷载下小，但由于与钢梁整体连接的楼板的约束作用，钢框架梁的实际承载于与钢梁整体连接的楼板的约束作用，钢框架梁的实际承载力不低于其静承载力。故钢梁抗震承载力计算与静荷载作用力不低于其静承载力。故钢梁抗震承载力计算与静荷载作用下的相同，计算时取截面塑性发展系数下的相同，计算时取截面塑性发展系数x1，承载力抗震调，承载力抗震调整系数整系数RE0.75。(1)(1)钢框架梁钢框架梁化学工业出版社 柱端应比梁端有更大的承载能力储备。节点左右梁端和上柱端应比梁端有更大的承载能力储备。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：下柱端的全塑性承载力应符合下式要求：

46、(2)(2)钢框架柱钢框架柱 式中式中 Wpc、Wpb分别为柱和梁的塑性截面模量；分别为柱和梁的塑性截面模量；N柱轴向压力设计值；柱轴向压力设计值；Ac柱截面面积；柱截面面积；fyc、fyb分别为柱和梁的钢材屈服强度；分别为柱和梁的钢材屈服强度；强柱系数，超过强柱系数，超过6层的钢框架，层的钢框架，6度度类类 场地和场地和7度时可取度时可取1.0，8度时可取度时可取1.05，9度时可取度时可取1.15。化学工业出版社 在罕遇地震作用下，为了较好的发挥节点域的消能作用，在罕遇地震作用下，为了较好的发挥节点域的消能作用，节点域应首先屈服，其次是梁段屈服。因此节点域的屈服承节点域应首先屈服，其次是梁

47、段屈服。因此节点域的屈服承载力应满足下式的要求：载力应满足下式的要求：(3)(3)节点域设计节点域设计 为保证工字形截面柱和箱形截面柱节点域的稳定，节为保证工字形截面柱和箱形截面柱节点域的稳定，节点域腹板的厚度应满足下式要求：点域腹板的厚度应满足下式要求：在梁柱刚性连接中，柱受到不平衡的梁端弯矩时，在节点在梁柱刚性连接中，柱受到不平衡的梁端弯矩时，在节点域会产生相当大的剪力。工字形截面柱和箱形截面柱的节点域会产生相当大的剪力。工字形截面柱和箱形截面柱的节点域的受剪承载力应满足下式要求：域的受剪承载力应满足下式要求：式中式中 Vp节点域的体积；对工字形截面柱，节点域的体积；对工字形截面柱，Vph

48、bhc tw；箱形截面柱，；箱形截面柱，Vp1.8hbhc tw；Mpb1、Mpb2分别为节点域两侧梁的全塑性受弯承载力；分别为节点域两侧梁的全塑性受弯承载力；fv钢材的抗剪强度设计值；钢材的抗剪强度设计值；折减系数，折减系数，6度度类场地和类场地和7度时可取度时可取0.6，8、9度时可取度时可取0.7；hb、hc分别为梁腹板高度和柱腹板高度；分别为梁腹板高度和柱腹板高度；tw柱在节点域的腹板厚度；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；分别为节点域两侧梁的弯矩设计值；RE节点域承载力抗震调整系数，取节点域承载力抗震调整系数，取0.85。化学工业出版社2.2.中心支

49、撑框架构件的抗震承载力验算中心支撑框架构件的抗震承载力验算(1)(1)中心支撑框架支撑斜杆的受压承载力应按下式验算：中心支撑框架支撑斜杆的受压承载力应按下式验算：式中式中 N支撑斜杆的轴向力设计值；支撑斜杆的轴向力设计值；Abr支撑斜杆的截面面积；支撑斜杆的截面面积；轴心受压构件的稳定系数；轴心受压构件的稳定系数；受循环荷载时的强度降低系数；受循环荷载时的强度降低系数；n支撑斜杆的正则化长细比；支撑斜杆的正则化长细比；fay钢材屈服强度；钢材屈服强度；E支撑斜杆材料的弹性模量；支撑斜杆材料的弹性模量；RE支撑承载力抗震调整系数；支撑承载力抗震调整系数；构件长细比。构件长细比。化学工业出版社(2

50、)(2)支撑横梁承载力验算支撑横梁承载力验算 对人字形支撑，当支撑腹杆在大震下受压屈曲后，其承对人字形支撑，当支撑腹杆在大震下受压屈曲后，其承载力将下降，导致横梁在支撑连接处出现向下的不平衡集中载力将下降，导致横梁在支撑连接处出现向下的不平衡集中力，可能引起横梁破坏和楼板下陷，并在横梁两端出现塑性力，可能引起横梁破坏和楼板下陷，并在横梁两端出现塑性铰；铰；V V 形支撑的情况类似，只是斜杆失稳时楼板不是下陷而形支撑的情况类似，只是斜杆失稳时楼板不是下陷而是向上隆起，不平衡力方向相反。因此，设计时要求人字形是向上隆起，不平衡力方向相反。因此，设计时要求人字形支撑和支撑和 V V 形支撑的横梁在支