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抗震课件3.4 钢结构房屋抗震设计.pdf简介：
钢结构房屋抗震设计是现代建筑抗震工程的重要组成部分，特别是在地震多发地区，其重要性尤为突出。以下是关于钢结构房屋抗震设计的一些简介：
1. 抗震概念：钢结构房屋的抗震设计主要是通过合理选择和布置结构、优化材料和连接方式、增强结构的延展性和整体性，以抵抗地震力，保证房屋在地震中的安全性和可用性。
2. 抗震性能：钢结构由于其重量轻、强度高、刚度大、延展性好，是良好的抗震材料。抗震设计会考虑结构的柔度、侧向刚度和承载能力，以确保在地震作用下不发生破坏或局部屈曲。
3. 抗震措施：主要措施包括：合理的基础设计，如深基础或桩基础，以增强房屋的稳定性；采用合理的结构形式，如框架结构、框剪结构或框筒结构，提高结构的抗震性能；加强节点设计，保证连接处的强度和刚度；设置防震缝和隔震装置，减小地震作用的影响。
4. 设计标准：钢结构房屋抗震设计通常需要遵循国家或地区的抗震设计规范，如中国的《建筑抗震设计规范》等，这些规范会对结构的抗震性能提出明确的要求。
5. 监测与维护：抗震设计不仅仅是初始设计，还包括后期的监测与维护。地震后对结构的检查和评估，以及必要的维修和加固，是保证房屋长期安全的关键。
总的来说，钢结构房屋的抗震设计是一个系统工程，需要综合考虑结构、材料、施工和维护等多个方面，以确保在地震中的安全性能。
抗震课件3.4 钢结构房屋抗震设计.pdf部分内容预览：
(4）筒体体系 超高层建筑是 种经济有效的结 构形式，它既能满 足结构刚度的要求 又能形成较大的使 用空间
2、高层钢结构抗震设计： 两阶段设计： 1)多遇地震作用下的弹性分析，验算构件的 承载力和稳定性以及结构的层间位移； ②罕遇地震作用下的弹塑性分析，验算结构 的层间侧移和层间侧移延性比
1）结构自振周期： 顶点位移法：
T, =1.7αoAr Ar =s, i=1 S, =VGi/ZD
王初步设计时DB5104／T 43-2020 退役军人咨询服务大厅突发事件应急管理规范.pdf，基本周期可按下列经验公式
式中：n为建筑物层数（不包括地下部分及屋 顶塔屋） 2）设计反应谱： 高层钢结构在弹性阶段的为0.02，小于一 般结构的为0.05，其地震αma*比=0.05时 采用0.05
3）底部剪力 底部剪力法计算水平地震作用同其它结构不同之 处：顶层附加水平集中力系数当结构高度在40m以下 时，可采用“规范”中的方法 但对于高层钢结构：
S + 0.05 n Ti +8 Sn>0.15时，取 n=
限制：采用底部剪力法计算时，其高度应不超过60m 且结构的平面及竖向布置应较规则。
高层钢结构高度较大，对设计要求应较 严，对于设防烈度较高的重要建筑，当其平面 明显不规则时，应考虑双向水平地震作用下白 扭转效应进行抗震计算。 根据强震观测记录的统计分析，二个方 句水平地震加速度的最大值之比约为1： 0.85，最大值不一定发生在同一时刻，因此 《规范》采用平方和升方计算二个方向地震个 用效应的组合。
Sek = /s? +(0.85S,) Sek =/s +(0.85S.)
（2）地震作用下内力与位移计算 1）多遇地震作用下， 采用弹性方法计算其地震作用效应，并计 入重力二阶效应。根据不同情况，可采用底部 剪力法、反应谱振型分解法以及时程分析法等 方法。 在预估杆件截面时： 框架结构采用D值法进行简化 框架一支撑结构可简化为平面抗侧力体系
采用时程分析法进行弹塑性时程分析。 不超过20层且层刚度无突变的钢框架结构 和支撑钢框架结构，可采用：
即： △up=ni pu 或: Au,= μu, Au. 屈服强度系数
抗震设计中，一般建筑结构可不考虑风荷 载及竖向地震的作用，但对十高度大十60m的 高层建筑须考虑风荷载的作用，在9度区时尚 须考虑竖向地震的作用。
S= YcSGe + YehSehk + YevSevk +V** S*k
框架梁、柱截面按弹性设计，设计时应考 罕遇地震作用下框架将转入塑性工作，必须保 阶段的延性，使其不致倒塌。 a)特别要注意防止梁、柱发生整体和局部失 稳，故梁、柱板件的宽厚比应不超过其在塑 性设计时的限值。 b）应将框架设计成强柱弱梁体系。 c）要考虑到塑性铰出现在柱端的可能性而采取 措施，以保证其承载力。
目的： （1）小震下（弹性阶段）由于层间变形过大而造成非结 构构件的破坏，限值1/300 （2）大震下（弹塑性阶段）造成结构的倒塌，限值1/50 采取的措施： 减少梁的变形，但必须注意，一且增加梁的承载力， 塑性铰可能由梁上转移至柱上： 减少节点区的变形，改用腹板较厚的重型柱或局部加 固节点区来达到： 增加柱子数量；
梁、柱、支撑构件及其节点的合理设计， 包括以下方面： I、对于会形成塑性铰的截面，应避免其在未 达到塑性弯矩时发生局部失稳或破坏，同时塑 性铰应具有足够的转动能力，以保证体系能形 成塑性倒塌机构： I、避免梁、柱构件在塑性铰之间发生局部失 稳或整体失稳； II、构件之间的连接要设计成能传递剪力与弯 矩、并能允许框架构件充分发挥塑性性能的形 式。
破坏形式：侧向整体失稳和局部失稳 钢梁在反复荷载下的极限荷载比单调荷载小，但楼 的约束作用文将使其承载力有明显提高三钢梁承载力计 与一般静力荷载作用下的钢梁相同，计算时取截面塑性 展系数 =,1 承载力抗震调整系数 RE = O.75。 为使梁在塑性铰转动过程中始终保持极限抗弯能力 →>避免板件的局部失稳及构件的侧向扭转失稳
板件的局部失稳：限制板件的宽厚比，香下表
反件的局部失稳：限制板件的宽厚比，查下表
其中： M,：为塑性铰相距为1, 的侧向支撑点处的 弯距，当长度1,内为同向曲率时，M1/M 为正，反向曲率时，M,/M为负。 Mβ：M,=Wo*·f 其中W*为对中性轴*的毛截 面抵抗矩 在罕遇地震下可能出现塑性铰处，梁 上、下翼缘均应设有支撑点
2、钢柱的抗震设计 （1）钢柱的强度与延性： 钢柱的工作性能取决于下列因素： ①柱两端约束; ②柱轴向压力的大小; ③柱的长细比; 4截面尺寸； 5抗扭刚度。
究表明： 柱的强度与延性随着轴压比 的上升而下降; 相同轴压比下，柱长细比愈 大，其弯曲变形能力愈小，易失 稳。
开究表明： 柱的强度与延性随着轴压比 的上升而下降; 相同轴压比下，柱长细比愈 大，其弯曲变形能力愈小，易失 稳。
（2）钢柱的抗震设计 柱的计算长度系数Ⅱ 纯框架体系，可按《钢结构设计规范》中有侧 移时的μ值取用; 对于有支撑或剪力墙体系，如层间位移不超过 限值（1／300层高），可取μ=1.0。 为了实现“强柱弱梁”的设计原则，柱 截面的塑性抵抗矩应满足下列关系：
式中：肠c、Wb为交汇于节点的柱和梁的截面塑 性抵抗矩； fyc、fyb为柱和梁钢材的屈服强度; a=N/Ac为轴力N起的柱平均轴向应 力，其中N按多遇地震作用的荷载组合计算; Ac为柱毛截面面积; n为强柱系数，6度IV类场地和7度时可耳 1.0，8度时取1.05，9度时取1.15。
注：表列数值适用于Q235钢，其他钢号应乘以235／J
3、支撑构件的抗震设计
反复荷载作用下的性能与长细比关系很大： 当支撑构件采用圆钢或扁钢时，入极大 只能受拉而不能受压二柔性支撑 当支撑构件采用型钢时，入一般较小，能 承受一定的压力二刚性支撑 在水平荷载反复作用下，支撑杆件受压失 稳后，其承载能力降低，刚度退化，吸能能力 随之降低
（1）中心支撑构件设计 入<200时，应考虑拉、压两杆的共同工作： 入≥200时只起拉杆作用 根据试验，交叉支撑中拉杆内力N：
式中：V伪为支撑架节间的地震剪力; Φ为支撑斜杆的轴心受压稳定系数： 亚c为压杆卸载系数； α为支撑斜杆与水平所成的角度。
计算人支撑和形支撑的斜杆内力时，因 斜杆受压屈曲后使横梁产生较大变形，同时体 系的抗剪能力发生较大退化，为提高斜撑的承 载能力，其地震内力应乘以增大系数1.5。 支撑斜杆在多遇地震作用效应组合下的抗压验 算，可按下式进行：
nf PA RE 1 n= 1+0.352 2 7 n 元
PA RE 1 n= 1+0.352 2 2 /E n 元
中心支撑的形式： 盲采用十字交文体系、单斜杆体系和人字 支撑（V形支撑）体系； 不宜采用K形斜杆体系在地震作用下，受 压斜撑屈曲或受拉斜撑屈服引起较大的侧向变 形，易使柱首先破坏； 当采用只能受拉的单斜杆体系时，应同时 设不同倾斜方向的两组单斜杆，且每组中不后 方向单斜杆的截面面积在水平方向的投影面积 之差不得大于10%
注：表列数值适用于Q235钢，其他钢号应乘以/235／J
1）耗能梁段设计： 可通过调整耗能段的长度e，使该段梁 的屈服先于支撑杆的失稳 设计中应使梁段发生剪切屈服型：梁腹 板发生剪切屈服时，梁受剪段两端所受的弯 距尚未达到塑性弯距，这样可发挥腹板优良 的剪切变形性能。适管强震区。 否则为弯曲屈服型
般当e符合下式时即为剪切屈服型：
DB11∕T 1590-2018 道路超薄罩面施工技术规范e ≤1.6M. /V
M。、V为耗能梁段的塑性抗弯和抗剪承载力
Vs=h 1 4 M,=W,fav
W.为梁段截面塑性抵抗矩，fv=0.58fy。 当梁段长e=1～1.3MV时，该梁段对偏心支撑 框架的承载力、刚度和耗能特别有效
剪力设计值； A1b为耗能梁段的截面面积; f为耗能梁段钢材的抗拉强度设计值： Vs为耗能梁段的受剪承载力，取下面两式的较 小值：
1 V. =2M./e
当Nb >0.15A1bf 时，由于轴向力的影响，要 适当降低梁段的受剪承载力，以保证梁段具有 稳定的滞回性能：
Vcs为耗能梁段考虑轴力影响的受剪承载力W020160624617151716215标准下载，按 下式计算：（取小值)