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中冶京诚《钢结构设计标准》GB50017-2017钢结构抗震性能化设计余海群2018年3月中冶京诚17钢结构抗震性能化设计(新增)•17.1一般规定•17.2计算要点•17.3基本抗震措施中冶京诚17.1一般规定•适用范围•设防分类•抗震性能指标•设计步骤和方法•性能系数•材料要求•布置要求中冶京诚17.2计算要点•分析模型和参数•各类结构的构件承载力计算方法•各类结构的节点承载力计算方法•节点域计算方法中冶京诚17.3基本抗震措施•各类结构构件的长细比和截面板件宽厚比等级•各类结构的节点构造•节点域构造•柱脚埋入深度中冶京诚17.1一般规定7条•规矩规矩:适用范围和设计原则原则性规矩:设防分类、抗震性能指标、设计步骤和方法、性能系数要求、布置要求操作性规矩:材料要求中冶京诚3.2计算要点12条•规矩操作性规矩:抗震承载力验算•规则计算:性能系数框架梁抗震验算、框架柱抗震验算、受拉截面抗震验算、内力调整系数计算、消能梁段受剪承载力、抗侧力构件连接、节点域抗震验算、支撑系统节点抗震验算、柱脚抗震承载力验算原则性做法:分析模型和参数要求中冶京诚3.3基本抗震措施16条•规矩:规矩:节点连接和截面板件宽厚比规定•规则原则性做法:混凝土楼板、实腹式柱脚操作性做法:构件塑性耗能区、支撑系统之间的框架梁、框架梁、框架柱长细比、节点域、梁柱刚接节点、骨形连接、塑性铰外移、框架支撑结构框架部分要求、长细比和板件宽厚比等级选用荷载取值原则、中心支撑结构、钢支撑连接节点、消能梁段构造中冶京诚3.4结构或构件变形及舒适度的规定5条•规矩:操作性规矩:荷载取值原则、温度区段长度•补充:操作性规矩补充:吊车荷载横向水平力补充、屋架吊车荷载台数补充悬挂吊车台数取值、荷载折减系数中冶京诚3.5截面板件宽厚比等级2条•规矩:操作性规矩:受弯、压弯构件板件宽厚比等级;支撑截面板件宽厚比等级中冶京诚结构构件截面抗震验算抗规钢规•高承载力低延性、低承载力高延性E2GEEhk2Evk20.4iSSSSE2kSRGGEEhEhkEvEvkRESRGEEhk2k0.81.21.30.351.1SSRRGEEhk2k1.060.4SSRGEEhk2kiSSRREGEhEvwkEhkEhk2=0.8=1.2=1.3=0=01.1=,0.35RRSS当,,,,Evk20S当中冶京诚按《钢规》抗震设计思路设计流程建筑物地震以外荷载承载能力和正常使用状态计算符合规范规定基本符合《建抗规》1-5章的规定(除材料和承载力)多遇地震作用下承载力符合《抗规》规定(对于丙类结构,延性等级不低于Ⅱ级的塑性耗能区除外)层间位移角≤1/250地下结构的验算设防地震作用下验证高承载力低延性低承载力高延性非结构构件的问题中冶京诚按《钢规》抗震设计思路进行设防地震作用验算的设计流程设防烈度结构体系使用功能附属设施功能要求投资大小…确定抗震设计思路高延性低承载力低延性高承载力中冶京诚按《钢规》低延性高承载力抗震设计思路进行设防地震作用验算的设计流程建筑物根据《建筑工程抗震设防分类标准》确定设防类别计算构件承载力(关键构件和节点根据需要提高承载力要求)构件和节点采取基本的抗震措施(特殊部位根据需要补充抗震措施)中冶京诚按《钢规》高延性低承载力抗震设计思路进行设防地震作用验算的设计流程建筑物根据《建筑工程抗震设防分类标准》确定设防类别验算塑性耗能区性能系数按照机构控制验算其他构件的承载力根据延性要求确定构件和节点的抗震措施中冶京诚框架结构按《钢规》高延性低承载力抗震设计思路进行设防地震作用验算的设计流程建筑物根据《建筑工程抗震设防分类标准》确定设防类别验算框架梁梁端性能系数(按层进行)验算其他构件承载力补充计算:剪力按梁端(或柱端)产生塑性铰时最大剪力计算强柱弱梁节点计算…根据延性要求确定抗震措施:框架梁梁端(柱最大应力区)板件宽厚比节点域框架柱长细比…中冶京诚支撑结构按《钢规》高延性低承载力抗震设计思路进行设防地震作用验算的设计流程建筑物根据《建筑工程抗震设防分类标准》确定设防类别验算支撑性能系数当长细比大于130时,可按只受拉构件计算(按层进行)强柱弱支撑验算补充计算:支撑系统框架梁节点连接…根据延性要求确定抗震措施:支撑板件宽厚比支撑长细比…中冶京诚示例建筑物概况平面图•9层办公楼•规则结构•抗震设防类别:丙类•地震烈度8度•高度:35.6m•材料均采用Q345中冶京诚剖面图长向框架结构短向框架支撑结构中冶京诚《钢规》抗震设计步骤•验算小震作用下承载力满足《抗规》要求(不包括塑性耗能区)•小震作用下层间位移满足《抗规》要求•初步选择塑性耗能区的性能等级,确定构件和节点延性等级•进行设防地震下的承载力验算•根据延性要求采取相应抗震措施•必要时验算大震层间位移角中冶京诚可能的塑性耗能区长向框架结构短向框架支撑结构中冶京诚《钢规》抗震设计示例—选择塑性耗能区性能等级•根据结构特性及使用功能选定塑性耗能区性能等级中冶京诚《钢规》GB50017抗震性能化设计•根据结构塑性耗能区弹性承载力的差别,采用不同的延性等级中冶京诚《钢规》抗震设计步骤•验算小震作用下承载力满足《抗规》要求(不包括塑性耗能区)•小震作用下层间位移满足《抗规》要求•初步选择塑性耗能区的性能等级,确定构件和节点延性等级•进行设防地震下的承载力验算•根据延性要求采取相应抗震措施•必要时验算大震层间位移角中冶京诚•计算塑性耗能区实际性能系数最小值框架部分(一般为梁端):支撑部分:•长向框架结构:•短向框架支撑结构:框架部分:支撑部分:•最小值(按层计算)大于性能系数最小值a0EyGEEvk2Ehk20.4WfMMM《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算a,minia0pyGEEhk2WfMMa'''0brGEEhk2NNNa0pyGEEhk2WfMM中冶京诚塑性耗能区长向框架结构短向框架支撑结构中冶京诚《钢规》关于性能系数规定中冶京诚•计算其他构件性能系数进行延性开展机构的控制,确保地震来袭时结构按照预想的延性机构开展弹塑性变形引入非塑性耗能区内力调整系数βE引导构件相对强弱符合延性开展的要求引入钢材超强系数ηy,确保延性开展机构的实现《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算ae,minii中冶京诚•构件抗震承载力验算《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算E2GEEhk2Evk20.4iSSSSE2kSRE2GEEhk2kiSSSR中冶京诚•构件抗震承载力补充计算框架部分1框架梁强剪弱弯2框架柱强柱弱梁强剪弱弯《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算Eb,AyEb,BypbGbnWfWfVVlEcycpcyEbybWfNAWfEc,AyEc,BypcGcnWfWfVVh中冶京诚•构件抗震承载力补充计算支撑部分支撑系统框架梁《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算中冶京诚juEynGb1.22VWflVjujEyMWf•节点连接计算1梁柱刚接节点2支撑连接和拼接3塑性耗能区梁连接4柱脚与基础连接《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算中冶京诚•支撑节点补充计算人字形或V形支撑,支撑斜杆、横梁与立柱得汇交点,应可靠传递最大剪力《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算中冶京诚《钢规》抗震设计示例—构件抗震承载力验算•节点域计算中冶京诚《钢规》抗震设计步骤•验算小震作用下承载力满足《抗规》要求(不包括塑性耗能区)•小震作用下层间位移满足《抗规》要求•初步选择塑性耗能区的性能等级,确定构件和节点延性等级•进行设防地震下的承载力验算•根据延性要求采取相应抗震措施•必要时验算大震层间位移角中冶京诚根据延性要求确定抗震措施——框架梁中冶京诚根据延性要求确定抗震措施——框架梁•当梁端塑性耗能区为工字形截面时,尚应符合下列要求之一:a.布置间距不大于2倍梁高的加劲肋;b.工字形梁受弯正则化宽厚比限值符合表17.3.4-2的要求;c.上下翼缘均设置侧向支承。中冶京诚根据延性要求确定抗震措施——框架柱中冶京诚根据延性要求确定抗震措施——节点域中冶京诚•支撑的长细比和板件宽厚比要求根据延性要求确定抗震措施——支撑中冶京诚•适用范围•弹塑性位移角•材料要求其他—一般规定中冶京诚支撑的屈强比与结构的塑性变形能力(2-1)•假设构件极限抗拉强度fu=375kN/mm2构件实际构件屈强比为0.85•则构件净截面断裂承载力An*fu=(614.3-17*5)*375=198.45kN构件屈服承载力A*fyact=614.3*0.85*375=195.81kN198.45kN•结果整个构件屈服,结构延性较好中冶京诚支撑的屈强比与结构的塑性变形能力(2-2)•假设构件极限抗拉强度fu=375kN/mm2构件实际构件屈强比为0.9•则构件净截面断裂承载力An*fu=(614.3-17*5)*375=198.45kN构件屈服承载力A*fyact=614.3*0.9*375=207.33kN198.45kN•结果塑性化区域不能扩大,整体延性很低,发生脆性破坏中冶京诚工字形截面挑梁的塑性变形能力中冶京诚•分析模型和参数阻尼比支撑系统的梁柱•受拉构件或构件受拉区域其他—计算要点中冶京诚•一般规定•构件塑性耗能区其他—基本抗震措施中冶京诚与《抗规》比较•均需符合《抗规》1-5章的规定(材料选用和承载力验算稍有区别)•使用范围不同•均须进行多遇地震作用下变形验算•均须进行多遇地震作用下承载力验算,但按《钢规》设计时,塑性耗能区可不符合承载力要求中冶京诚与《抗规》比较•材料要求略有不同•阻尼比取值略有不同•框架结构强柱弱梁验算不同•框架结构节点域承载力验算不同•支撑验算方法不同•截面板件宽厚比的规定不同•《钢规》采用延性等级、《抗规》采用抗震等级中冶京诚•关于《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223《钢规》抗震措施与承载力相关即高延性低承载力、低延性高承载力加强抗震措施:可以理解为提高承载力或增加延性•当结构有抗震等级要求如何协调建议延性等级等同抗震等级处理•关于性能等级的合理选取,需要工程经验积累•同一建筑物不同层可采用不同性能系数•当延性等级为Ⅴ级时,《钢规》承载力计算要求为最低要求《钢规》抗震设计应用方面的探讨第3.3.3条中冶京诚•关于《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223《钢规》抗震措施与承载力相关即高延性低承载力、低延性高承载力加强抗震措施:可以理解为提高承载力或增加延性•当结构有抗震等级要求如何协调建议延性等级等同抗震等级处理•关于性能等级的合理选取,需要工程经验积累•同一建筑物不同层可采用不同性能系数•当延性等级为Ⅴ级时,《钢规》承载力计算要求为最低要求《钢规》抗震设计应用方面的探讨中冶京诚•关于强节点弱构件概念采用延性节点处理采用关键构件节点处理•《抗规》性能化设计•变通设计《钢规》抗震设计应用方面的探讨拼接节点GEEhk2kiSSRae,maxii中冶京诚可能的塑性耗能区长向框架结构短向框架支撑结构中冶京诚关于规范分工探讨•抗震规范—《建抗规》、《构筑物抗规》地震作用结构弹性承载力和延性等级的匹配各种结构体系延性等级取值和构造•专业规范构件计算不同结构体系延性等级的具体规定•行业规范本行业各类型建筑物抗震设计思路确定关键构件与节点确定及补充要求中冶京诚总结•确定抗震思路高延性低承载力低延性高承载力•高延性设计进行延性开展机构的控制,确保地震来袭时结构按照预想的延性机构开展弹塑性变形•低延性设计关键构件和节点•设计部位确定的塑性耗能区确定的非塑性耗能区可能的塑性耗能部位•设计要求承载力延性要求•承载力设计值标准值极限值中冶京诚谢谢各位!敬请批评指正!
本文标题:钢结构抗震性能化设计201803
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