钢结构抗震性能化设计20130528【荐】.pdf

钢结构抗震性能化设计 漫谈钢结构抗震设计 问题探讨 • 抗震等级的实质是延性还是承载力？ • 如果抗震等级的本质是延性，仅与结构高度和结 构体系相关合理吗？ • 构件延性和结构延性是一回事吗？ • 承载力验算时地震作用为什么不采用设防地震作 用？ 问题探讨 • 中震弹性设计的结构安全度一定高于弹性承载力 较低的结构吗？ • 门式刚架是否需要符合抗震设计规范的规定？ • 采用隔震设计的结构，弹性承载力要求是否可以 降低？ • 钢结构设计规范中抗震性能化设计的适用范围？ 关于钢结构抗震设计 • 地震效应的大小由建筑物对地震波的反应结果来 决定 • 阻尼、周期、后期刚度、二阶效应、多自由度体 系等对地震力的影响 • 影响钢构件延性的因素 • 影响结构延性的因素 阻尼的影响 • 对于弹性体系，阻尼的影响相当大 • 对于弹塑性体系，衡量阻尼影响的定量指标是它 对R谱（地震力折减系数谱）的影响 • 修订后的 《抗规》GB50017-2010较2001版钢结构 地震作用降低 周期的影响 • 随着周期增大，地震作用变小 • 周期长时，场地土越软地震力越大 后期刚度的影响 • 钢结构的后期刚度来自如下几个方面： 材料的抗拉强度超出屈服强度的部分，这部分要在 变形很大时发挥作用 双重抗侧力结构的主要抗侧力结构屈服，次要结构 还没有屈服；这种体系往往有比较明确的双线性的 荷载-位移关系 超静定体系，塑性铰逐步形成。这种体系连续的刚 度下降，直至达到极限强度 • 延性越大，后期刚度的影响越大；后期刚度大，地震力折 减系数大 • 结论：在延性相同的情况下，超静定结构、双重抗侧力结 构应允许采用较小的地震力 二阶效应的影响 • 弹塑性结构，二阶效应导致刚度退化以及 动力失稳，产生延性极限。 • 考虑二阶效应，地震力要增大 多自由度的影响 • 多层的多自由度体系，研究起来工作量更 大。但是目前国内外少量的研究表明，多 层体系，地震力要放大，地震力折减系数 要减少。地震力放大系数在1~2之间，随周 期和自由度变化，以及随结构是弯曲型的 还是弯剪型的而变。周期越长，放大系数 就越大。但是简单的公式没有。 影响钢构件的延性的因素 • 钢构件的截面宽厚比 • 杆件的长细比 • 框架柱的轴压比 影响结构延性的因素 • 构件的延性 • 连接节点的延性 • 双重抗侧力结构中框架的剪力分担率 • 确保“保险丝”的思路得以实现 《钢结构设计规范》GB50017 抗震性能化设计 • 性能化设计体现在以下几个方面： 根据结构特性及使用功能选定塑性耗能区性能 等级 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 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 《钢结构设计规范》GB50017 抗震性能化设计 • 采用能力设计法，进行塑性开展机构的控 制 强柱弱梁 强节点弱构件 强框架弱支撑 《钢结构设计规范》GB50017 抗震性能化设计 • 引入非塑性耗能区内力增大系数 βE  引导构件相对强弱符合延性开展的要求； 为罕遇地震作用下出现的重力荷载重分布做好准备 • 引入钢材超强系数 ηy ，确保延性开展机构的实现 • 框架结构根