美国钢结构规范设计培训资料

STAAD.Pro美国规范钢结构设计培训李晓峰2013年5月2||©2012BentleySystems,Incorporated2||©2012BentleySystems,Incorporated内容1.标准与条件2.分析与设计方法3.抗风设计4.抗震设计5.建模注意事项6.结果查看与输出7.节点设计3||©2012BentleySystems,Incorporated1.标准与条件•标准与资料–UBC–IBC–ASCE7–AISC360,–AISC341，358–NEHRP–SEAOC4||©2012BentleySystems,Incorporated1.标准与条件（续）•基本设计条件5||©2012BentleySystems,Incorporated1.标准与条件（续）•设计目标（非抗震，引自ASCE7）6||©2012BentleySystems,Incorporated1.标准与条件（续）•设计目标（抗震,引自ASCE7）7||©2012BentleySystems,Incorporated2.分析与设计方法•分析方法一阶弹性分析+计算长度一阶弹性分析+放大系数二阶分析+缺陷法（directanalysis)位移迭代法几何刚度法8||©2012BentleySystems,Incorporated2.分析与设计方法（续）•设计方法LRFDASD9||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计•设计方法-整体性荷载及其组合LRFDASDNx=0.01Wx10||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•风荷载•计算流程•风荷载基本参数•风载设计工况•变形检验•评述11||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•风载计算流程12||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•风荷载基本参数BasicWindSpeed,VExternalPressureCoefficients,CpVelocitypressureexposurecoefficient,KZWinddirectionalityfactor,KdTopographicfactor,KztGust-effectfactor，GInternalpressurecoefficient,(GCpi)13||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续基本风速BasicWindSpeed,V重现期为三档：300年，700年，1700年离地10米3秒钟瞬时风速在LRFD组合中不再使用1.6的分项系数14||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续BasicWindSpeed,V通常的结构（风险类别为类的），使用700年一遇的风进行强度设计风的重要性系数取消15||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续不同重现期风速的换算公式不同时距的风速的换算表16||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•基本参数ExternalPressureCoefficients,Cp按不同暴露类别查表选取17||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•基本参数ExternalPressureCoefficients,Cp按不同暴露类别查表选取18||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•基本参数velocitypressureexposurecoefficient,KZ按不同暴露类比查表或按公式计算选取19||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•基本参数Topographicfactor,Kzt一般不在山坡或类似区域的，Kzt=1.0否则按右表计算20||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•基本参数Winddirectionalityfactor,Kd通常在风载进行荷载组合时考虑，一般可取Kd=0.85特殊结构略有不同，如右表所示21||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计续•基本参数Gust-effectfactor，G对刚性建筑或结构（频率小于1Hz,Gf=0.85否则需计算或通过分析确定。一般情况下，G不单独使用，而是与Cp或Cpi配合使用。Cp或Cpi相当于“体型系数”22||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•基本参数Internalpressurecoefficient,(GCpi)部分敞开和敞开结构差异很大另外，内压需要分正负和外压组合23||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•风荷载设计工况24||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•变形验算-挠度Forserviceabilitylimitstatesinvolvingvisuallyobjectionabledeformations,repairablecrackingorotherdamagetointeriorfinishes,andothershort-termeffects,thesuggestedloadcombinationsare:D+L(CC-1a)D+0.5S(CC-1b)Forserviceabilitylimitstatesinvolvingcreep,settlement,orsimilarlong-termorpermanenteffects,thesuggestedloadcombinationisD+0.5L(CC-2)25||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•变形验算-层间位移比Driftlimitsincommonusageforbuildingdesignareontheorderof1/600to1/400ofthebuildingorstoryheight.Somedesignershaveuseda10-yearMRI(annualprobabilityof0.1)forcheckingdriftunderwindloadsfortypicalbuildings(Griffis1993),whereasothershaveuseda50-yearMRI(annualprobabilityof0.02)ora100-yearMRI(annualprobabilityof0.01)formoredrift-sensitivebuildings.TheselectionoftheMRIforserviceabilityevaluationisamatterofengineeringjudgmentthatshouldbeexercisedinconsultationwiththebuildingclient.Thefollowingloadcombination,derivedsimilarlytoEqs.CC-1aandCC-1b,canbeusedtocheckshorttermeffects:D+0.5L+Wa(CC-3)inwhichWaiswindloadbasedonserviceabilitywindspeedsinFigs.CC-1throughCC-4.26||©2012BentleySystems,Incorporated3.抗风设计-续•在现阶段，通常的结构，其抗风设计（与抗震设计相比），要相对“简单”。只要把风荷载正确的施加上去后，主要工作就完成了。一般结构不会考虑进行复杂的风动力分析。而对抗震设计而言，荷载的施加只是第一步工作。•相对地震荷载，风载的变异性更大。对很多实际的结构，风的体型系数和风的动力效应都是难以精确知道的。地震虽然也很复杂，但规范规定的却很精确。相对地震荷载，风载的施加是更加“主观”的操作。27||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计•设防分类•抗震体系及不规则判断•基本参数•分析方法（等效侧向力法，反应谱）•地震效应组合•二阶效应•变形验算•其他28||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•设防分类–风险等级(RC)29||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•设防类别-续–抗震设防类别（SDC)30||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•抗震体系及不规则判别-建筑结构抗震体系31||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•抗震体系及不规则判别-非建筑结构抗震体系132||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•抗震体系及不规则判别-非建筑结构抗震体系233||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•抗震体系及不规则判别•抗震体系的选用是美标设计极为关键的一步。一般来说，首先需要区分建筑（building）和非建筑（nonbuilding）。对非建筑结构（工业结构），还要看其是否“类似于”建筑（即具有通常的层构造）。对很多工业结构，其抗震性能的研究是不充分的，因此大多使用较小的R系数，采用偏保守的弹性设计。•同一个结构，在不同的方向可以使用不同的抗震体系。对同一个抗侧力方向，不同的抗震体系也可以进行组合。34||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•抗震体系及不规则判-平面不规则35||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•抗震体系及不规则判-竖向不规则36||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•抗震体系及不规则判别•规则或不规则，主要是针对具有层的建筑结构而言。但很多工业结构不具有典型的层结构，那么就不应机械的按此规定执行。37||©2012BentleySystems,Incorporated4.抗震设计-续•基本参数•重要性系数（Seismicimportancefactor,Ie.）•Mapp