鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):
鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的強(qiáng)度、韌性或延性、強(qiáng)度重量比,總體上看抗震性能好、抗震能力強(qiáng)。
在地震作用下,鋼結(jié)構(gòu)房屋由于鋼材的材質(zhì)均勻,強(qiáng)度易于保證,因而結(jié)構(gòu)的可靠性大;輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn),使鋼結(jié)構(gòu)房屋的自重輕,從而結(jié)構(gòu)所受的地震作用減??;良好的延性性能,使鋼結(jié)構(gòu)具有很大的變形能力,即使在很大的變形下仍不致倒塌,從而保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性。
1震害及其分析
1995年日本阪神地震中,鋼結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)局部破壞,日本建筑學(xué)會(huì)對(duì)神戶988幢鋼結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行了調(diào)查。
一、節(jié)點(diǎn)破壞美國(guó)北嶺地震節(jié)點(diǎn)破壞形式有(見(jiàn)下圖):
(a)焊縫-柱交界處完全斷開;
(b)焊縫-柱交界處部分?jǐn)嚅_;
(c)沿柱翼緣向上擴(kuò)展,完全斷開;
(d)沿柱翼緣向上擴(kuò)展,部分?jǐn)嚅_;
(e)焊趾處梁翼緣裂通;
(f)柱翼緣層狀撕裂;
(g)柱翼緣裂通;
(h)裂縫穿過(guò)柱翼緣和部分腹板。
日本阪神地震節(jié)點(diǎn)破壞形式有(見(jiàn)下圖):(a)從工藝孔下方的翼緣斷裂;
(b)焊接熱影響區(qū)母材斷裂;
(c)焊縫金屬斷裂;
(d)由焊接引弧板至熱影響區(qū)隔板一側(cè)的開裂;
(e)由引弧板到隔板內(nèi)部的裂縫。
節(jié)點(diǎn)破壞原因有:(1) 焊縫金屬?zèng)_擊韌性低。
(2) 焊縫存在缺陷,特別是下翼緣梁端現(xiàn)場(chǎng)焊縫中部,因腹板妨礙焊接和檢查,出現(xiàn)不連續(xù)。
(3) 梁翼緣端部全熔透坡口焊的襯板邊緣形成人工縫,在彎矩作用下擴(kuò)大。
(4) 梁端焊縫通過(guò)孔邊緣出現(xiàn)應(yīng)力集中,引發(fā)裂縫,向平材擴(kuò)展。
(5) 裂縫主要出現(xiàn)在下翼緣,是因?yàn)榱荷弦砭売袠前寮訌?qiáng),且上翼緣焊縫無(wú)腹板妨礙施焊。
節(jié)點(diǎn)破壞的典型破壞形式主要表現(xiàn)為:
焊縫斷裂、螺栓破壞、鉚接斷裂、加勁板斷裂、屈曲和腹板斷裂等。
美國(guó)在調(diào)查的1000多幢中破壞100多幢。破壞的特點(diǎn)是:梁下翼緣裂縫(見(jiàn)下圖a和下圖b)占80%~95%,上翼緣裂縫15%~20%;
裂縫起源于焊縫的占90%~99%,起源于母材的只占1%~10%;
不少裂縫向柱子擴(kuò)展,嚴(yán)重的將柱裂穿(見(jiàn)下圖c),有的向梁擴(kuò)展(見(jiàn)下圖d),有的沿連接螺栓線擴(kuò)展。
二、構(gòu)件破壞 3、基礎(chǔ)錨固破壞鋼構(gòu)件與基礎(chǔ)的錨固破壞主要表現(xiàn)為柱腳處的地腳螺栓脫開、混凝土破碎導(dǎo)致錨固失效、連接板斷裂等,
例如有一幢11層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱腳的4根地腳螺栓全部斷開,柱腳水平移動(dòng)25cm,但建筑未倒塌。柱腳破壞的主要原因,可能是設(shè)計(jì)中未預(yù)料到地震時(shí)柱將產(chǎn)生相當(dāng)大的拉力,以及地震開始時(shí)會(huì)出現(xiàn)豎向振動(dòng)。
2
一般要求
一、結(jié)構(gòu)尺度與抗震等級(jí)
結(jié)構(gòu)類型的選擇關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。可根據(jù)結(jié)構(gòu)總體高度和抗震設(shè)防烈度確定結(jié)構(gòu)類型和最大使用高度。
鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防分類、烈度和房屋高度采用不同的抗震等級(jí),并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求。丙類建筑的抗震等級(jí)應(yīng)按下表確定。 二、結(jié)構(gòu)布置與支撐設(shè)計(jì)要求采用框架結(jié)構(gòu)時(shí),高層的框架結(jié)構(gòu)以及甲、乙類建筑的多層框架結(jié)構(gòu),不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu),其余多層框架結(jié)構(gòu)不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)。
多層鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)平面布置、豎向布置應(yīng)遵守抗震概念設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性的原則。
設(shè)計(jì)中如出現(xiàn)平面不規(guī)則或者豎向不規(guī)則的情況,應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整,并對(duì)薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。
由于鋼結(jié)構(gòu)可承受的結(jié)構(gòu)變形比混凝土結(jié)構(gòu)大,一般不宜設(shè)防震縫。需要設(shè)置防震縫時(shí),縫的寬度應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍。
在選擇結(jié)構(gòu)類型時(shí),除考慮結(jié)構(gòu)總高度和高寬比之外,還要根據(jù)各結(jié)構(gòu)類型抗震性能的差異及設(shè)計(jì)需求加以選擇。
①一般情況下,不超過(guò)50m的鋼結(jié)構(gòu)房屋可采用框架結(jié)構(gòu)、框架-支撐結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)類型;
②超過(guò)50m的鋼結(jié)構(gòu)房屋,一、二級(jí)抗震結(jié)構(gòu)宜采用偏心支撐、帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板、內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板或屈曲約束支撐等消能支撐及筒體結(jié)構(gòu)。
多層鋼結(jié)構(gòu)一般采用框架結(jié)構(gòu)、框架-支撐結(jié)構(gòu)。
采用框架-支撐結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1) 支撐框架在兩個(gè)方向的布置均宜基本對(duì)稱,支撐框架之間樓蓋的長(zhǎng)寬比不宜大于3。
(2) 不超過(guò)50m的鋼結(jié)構(gòu)宜采用中心支撐,必要時(shí)也可采用偏心支撐、屈曲約束支撐等消能支撐。
(3) 中心支撐框架宜采用交叉支撐,也可采用人字支撐或單斜桿支撐,不宜采用K 形支撐;支撐的軸線宜交匯于梁柱構(gòu)件軸線的交點(diǎn),若偏離交點(diǎn),其偏心距不應(yīng)超過(guò)支撐桿件寬度,并應(yīng)計(jì)入由此產(chǎn)生的附加彎矩。當(dāng)中心支撐采用只能受拉的單斜桿體系時(shí),應(yīng)同時(shí)設(shè)置不同傾斜方向的兩組斜桿,且每組中不同方向單斜桿的截面面積與在水平方向的投影面積之差不得大于10%。
(4) 偏心支撐框架的每根支撐應(yīng)至少有一端與框架梁連接,并在支撐與梁交點(diǎn)和柱之間或同一跨內(nèi)另一支撐與梁交點(diǎn)之間形成消能梁段。
偏心支撐具有彈性階段剛度接近中心支撐框架,彈塑性階段的延性和消能能力接近于延性框架的特點(diǎn),是一種良好的抗震結(jié)構(gòu)。常用的偏心支撐形式如下圖所示。
偏心支撐框架的設(shè)計(jì)原則:強(qiáng)柱、強(qiáng)支撐和弱消能梁段,即在大震時(shí)消能梁段屈服形成塑性鉸,且具有穩(wěn)定的滯回性能,即使消能梁段進(jìn)入應(yīng)變硬化階段,支撐斜桿、柱和其余梁段仍保持彈性。
鋼結(jié)構(gòu)的樓蓋設(shè)計(jì):
鋼結(jié)構(gòu)的樓蓋宜采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板或鋼筋混凝土樓板。
對(duì)不超過(guò)50m的鋼結(jié)構(gòu)尚可采用裝配整體式鋼筋混凝土樓板,亦可采用裝配式樓板或其它輕型樓蓋;
對(duì)超過(guò)50m的鋼結(jié)構(gòu),必要時(shí)可設(shè)置水平支撐。
采用壓型鋼板鋼筋混凝土組合樓板和現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板時(shí),應(yīng)與鋼梁有可靠連接。
采用裝配式、裝配整體式或輕型樓板時(shí),應(yīng)將樓板預(yù)埋件與鋼梁焊接,或采取其它保證樓蓋整體性的措施。
鋼結(jié)構(gòu)房屋的地下室設(shè)計(jì):
設(shè)置地下室時(shí),框架-支撐結(jié)構(gòu)中豎向布置的支撐應(yīng)延伸至基礎(chǔ);框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層。支撐在地下室是否改為混凝土抗震墻形式,與是否設(shè)計(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層有關(guān)。
設(shè)置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層時(shí)采用混凝土墻段協(xié)調(diào)。該抗震墻是否由鋼支撐外包混凝土構(gòu)成還是采用混凝土墻,由設(shè)計(jì)確定。
設(shè)置地下室的鋼結(jié)構(gòu)房屋的基礎(chǔ)埋置深度,當(dāng)采用天然地基時(shí)不宜小于房屋總高度的1/15;當(dāng)采用樁基時(shí),樁承臺(tái)埋深不宜小于房屋總高度的1/20。
3
鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)
一、一般計(jì)算原則
確定多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震計(jì)算模型時(shí),一般可假定樓板在自身平面內(nèi)為絕對(duì)剛性;
當(dāng)結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、質(zhì)量及剛度沿高度分布均勻、且不計(jì)扭轉(zhuǎn)時(shí),可采用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算模型;
當(dāng)結(jié)構(gòu)平面或立面不規(guī)則、體型復(fù)雜,無(wú)法劃分平面抗側(cè)力單元的結(jié)構(gòu),以及為筒體結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。
鋼結(jié)構(gòu)在多遇地震計(jì)算時(shí),阻尼比宜按下列規(guī)定采用:
(1) 高度不大于50m時(shí),可取0.04;高度大于50m且小于200m時(shí),可取0.03;高度不小于200m時(shí),宜取0.02。
(2) 當(dāng)偏心支撐框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%時(shí),其阻尼比可比(1)款相應(yīng)增加0.005。
(3) 在罕遇地震下的彈塑性分析,阻尼比可取0.05。
鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下的內(nèi)力和變形分析,應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1) 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)計(jì)入重力二階效應(yīng)。進(jìn)行二階效應(yīng)的彈性分析時(shí),應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定,在每層柱頂附加假想水平力。
(2) 對(duì)框架梁,可不按柱軸線處的內(nèi)力而按梁端內(nèi)力設(shè)計(jì)。對(duì)工字形截面柱,宜計(jì)入梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響;對(duì)箱形柱框架、中心支撐框架和不超過(guò)50m的鋼結(jié)構(gòu),其層間位移計(jì)算可不計(jì)入梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形的影響,近似按框架軸線進(jìn)行分析。
(3) 鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)的斜桿可按端部鉸接桿計(jì)算;框架部分按剛度分配計(jì)算得到的地震層剪力應(yīng)乘以增大系數(shù),其值不小于1.15且不小于結(jié)構(gòu)總地震剪力的25%和框架部分計(jì)算最大層剪力1.8倍的較小值。
(4) 中心支撐框架的斜桿軸線偏離梁柱軸線交點(diǎn)不超過(guò)支撐桿件的寬度時(shí),仍可按中心支撐框架分析,但應(yīng)計(jì)及由此產(chǎn)生的附加彎矩。
(5) 偏心支撐框架中,與消能梁段相連構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值,應(yīng)按下列要求調(diào)整:
① 支撐斜桿的軸力設(shè)計(jì)值,應(yīng)取與支撐斜桿相連接的消能梁段達(dá)到受剪承載力時(shí)支撐斜桿軸力與增大系數(shù)的乘積;其增大系數(shù),一級(jí)不應(yīng)小于1.4,二級(jí)不應(yīng)小于1.3;
② 位于消能梁段同一跨的框架梁內(nèi)力設(shè)計(jì)值,應(yīng)取消能梁段達(dá)到受剪承載力時(shí)框架梁內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積;其增大系數(shù),一級(jí)不應(yīng)小于1.3,二級(jí)不應(yīng)小于1.2;
③ 框架柱的內(nèi)力設(shè)計(jì)值,應(yīng)取消能梁段達(dá)到受剪承載力時(shí)柱內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積;其增大系數(shù),一級(jí)不應(yīng)小于1.3,二級(jí)不應(yīng)小于1.2。
(6) 內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板和帶豎縫鋼筋混凝土墻板應(yīng)按有關(guān)規(guī)定計(jì)算,帶豎縫鋼筋混凝土墻板可僅承受水平荷載產(chǎn)生的剪力,不承受豎向荷載產(chǎn)生的壓力。
(7) 鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件下的鋼框架柱,地震內(nèi)力應(yīng)乘以增大系數(shù),其值可采用1.5。
二、鋼框架構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)的抗震承載力驗(yàn)算
鋼框架構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)的抗震承載力驗(yàn)算,應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1) 除下列情況之一外,節(jié)點(diǎn)左右梁端和上下柱端的全塑性承載力應(yīng)符合下式要求:
① 柱所在樓層的受剪承載力比相鄰上一層的受剪承載力高出25%;
② 柱軸壓比不超過(guò)0.4;
③ 柱軸力符合時(shí)(為地震作用加倍時(shí)的柱地震組合軸力設(shè)計(jì)值);
④ 與支撐斜桿相連的節(jié)點(diǎn)。
(2) 為了保證在大地震作用下,使柱和梁連接的節(jié)點(diǎn)域腹板不致局部失穩(wěn),以利于吸收和耗散地震能量,在柱與梁連接處,柱應(yīng)設(shè)置與梁上下翼緣位置對(duì)應(yīng)的加勁肋,使之與柱翼緣相包圍處形成梁柱節(jié)點(diǎn)域。節(jié)點(diǎn)域既不能太厚,也不能太薄,太厚了使節(jié)點(diǎn)域不能發(fā)揮耗能作用,太薄了將使框架的側(cè)向位移太大。
(3) 為保證工字形截面柱和箱形截面柱的節(jié)點(diǎn)域的穩(wěn)定,節(jié)點(diǎn)域腹板的厚度應(yīng)滿足下式的要求: 三、框架鋼梁1、抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算
2、抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 3、整體穩(wěn)定驗(yàn)算 為了避免構(gòu)件的側(cè)向扭轉(zhuǎn)失穩(wěn),除了按一般要求設(shè)置側(cè)向支撐外,尚應(yīng)在塑性鉸處設(shè)側(cè)向支撐。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》提出,梁柱構(gòu)件在出現(xiàn)塑性鉸的截面處,其上下翼緣均應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐。由于地震方向的改變,塑性彎矩的方向也在改變。相鄰支撐點(diǎn)間的構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于塑性設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定。
四、鋼柱
1、截面強(qiáng)度驗(yàn)算
2、平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算 3、平面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算 鋼柱在軸壓比較大時(shí),在反復(fù)荷載下強(qiáng)度的折減十分顯著,與鋼梁的設(shè)計(jì)相似,在柱可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域內(nèi),板件的寬厚比及側(cè)向支承的間距應(yīng)加以限制。為了保證塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力,在塑性鉸區(qū)域內(nèi),應(yīng)按下表來(lái)確定板件寬厚比的限值。 五、中心支撐 人字支撐和V形支撐的橫梁在支撐連接處應(yīng)保持連續(xù),該橫梁應(yīng)承受支撐斜桿傳來(lái)的內(nèi)力,并按不計(jì)入支撐支點(diǎn)作用的梁驗(yàn)算重力荷載和支撐屈曲時(shí)不平衡力下的承載力。不平衡力應(yīng)按受拉支撐的最小屈服承載力和受壓支撐最大屈曲承載力的0.3倍計(jì)算。必要時(shí),可將人字和V 形支撐沿豎向交替設(shè)置或采用拉鏈柱,以減小支撐橫梁的截面。 六、偏心支撐 u消能梁段的腹板上應(yīng)設(shè)置加勁肋,以防止腹板過(guò)早屈曲,使腹板充分發(fā)揮抗剪作用,同時(shí)減少由于腹板反復(fù)屈曲變形而引起的剛度退化。u加勁肋應(yīng)在支撐斜桿連接處的腹板兩側(cè)配置,中間加勁肋的間距對(duì)于剪切屈服型梁段不得超過(guò)30tw-h0/5(為腹板厚度,為腹板計(jì)算高度)。
2、支撐斜桿及框架梁、柱設(shè)計(jì)
在確定支撐軸力設(shè)計(jì)值時(shí),考慮到耗能梁段上的加勁肋將會(huì)提高梁段的極限抗剪強(qiáng)度,為了保證梁段進(jìn)入非彈性變形階段而支撐不屈曲,支撐的設(shè)計(jì)抗軸壓能力應(yīng)大于耗能梁段達(dá)屈服強(qiáng)度時(shí)支撐軸力,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,這一增大系數(shù)在8度及以下時(shí)應(yīng)不小于1.4,9度時(shí)應(yīng)不小于1.5。
同理,為了使偏心支撐框架僅在消能梁段屈服而非消能梁段及柱保持彈性,梁柱內(nèi)力的增大系數(shù)在8度及以下時(shí)應(yīng)不小于1.5,9度時(shí)應(yīng)不小于1.6。
七、梁與柱的連接
1、梁柱連接強(qiáng)度驗(yàn)算
梁與柱連接時(shí)應(yīng)使梁能充分發(fā)揮其強(qiáng)度與延性。當(dāng)確定梁的抗彎抗剪能力時(shí):
①應(yīng)考慮鋼材強(qiáng)度的變異,即考慮其實(shí)際強(qiáng)度可能超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度;
②應(yīng)考慮應(yīng)變硬化的影響分別增強(qiáng)20%及30%。
2、節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度驗(yàn)算梁柱節(jié)點(diǎn)域的破壞形式有:
①柱腹板在梁受壓翼緣的推壓下發(fā)生局部失穩(wěn),或柱翼緣在梁受拉翼緣的拉力下發(fā)生過(guò)大的彎曲變形,導(dǎo)致柱腹板處連接焊縫的破壞;
②當(dāng)節(jié)點(diǎn)域存在很大的剪力時(shí),該區(qū)域?qū)⑹芗羟蚴Х€(wěn)而破壞;
3、焊接的極限承載力計(jì)算焊縫的極限強(qiáng)度高于母材的抗拉強(qiáng)度,計(jì)算時(shí)取其等于母材的抗拉強(qiáng)度最小值;
角焊縫的極限抗剪強(qiáng)度也高于母材的極限抗剪強(qiáng)度,梁腹板連接的角焊縫極限受剪承載力取母板的極限抗剪強(qiáng)度乘角焊縫的有效受剪面積。
4、高強(qiáng)度螺栓連接的極限受剪承載力計(jì)算 4鋼結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施
一、鋼框架構(gòu)造措施
1、框架柱的長(zhǎng)細(xì)比
2、梁柱板件的寬厚比如果梁的受壓翼緣寬厚比或腹板的高厚比較大,則在受力過(guò)程中它們就會(huì)出現(xiàn)局部失穩(wěn)。板件的局部失穩(wěn),降低了構(gòu)件的承載力。防止板件失穩(wěn)的有效方法是限制它的寬厚比。
3、梁柱構(gòu)件的側(cè)向支撐應(yīng)符合下列要求:(1) 梁柱構(gòu)件受壓翼緣應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置側(cè)向支撐。
(2) 梁柱構(gòu)件在出現(xiàn)塑性鉸的截面,上下翼緣均應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐。
(3) 相鄰兩側(cè)向支撐點(diǎn)間的構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比,應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。
4、梁柱連接的構(gòu)造要求
梁與柱的連接宜采用柱貫通型連接方式;
柱在兩個(gè)互相垂直的方向都與梁剛接時(shí),宜采用箱形截面。當(dāng)僅在一個(gè)方向剛接時(shí),宜采用工字形截面,并將柱腹板置于剛接框架平面內(nèi)。
梁與柱的連接應(yīng)采用剛性連接,也可根據(jù)需要采用半剛性連接。
梁與柱的剛性連接,可將梁與柱翼緣在現(xiàn)場(chǎng)直接連接,也可通過(guò)預(yù)先焊在柱上的梁懸臂段在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行梁的拼接。
工字形截面柱(翼緣)和箱形截面柱與梁剛接時(shí),應(yīng)符合下列要求。如下圖所示,有充分依據(jù)時(shí)也可采用其他構(gòu)造形式。
(1) 梁翼緣與柱翼緣間應(yīng)采用全熔透坡口焊縫;一、二級(jí)時(shí),應(yīng)檢驗(yàn)V形切口的沖擊韌性,其恰帕沖擊韌性在-20℃時(shí)不低于27J。(2) 柱在梁翼緣對(duì)應(yīng)位置設(shè)置橫向加勁肋(隔板),且加勁肋(隔板)厚度不應(yīng)小于翼緣厚度,強(qiáng)度與梁翼緣相同。
(3) 梁腹板宜采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓通過(guò)連接板與柱連接(經(jīng)工藝試驗(yàn)合格能確?,F(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量時(shí),可用氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接);腹板角部應(yīng)設(shè)置焊接孔,孔形應(yīng)使其端部與梁翼緣和柱翼緣間的全焊透坡口焊縫完全隔開。
(4) 當(dāng)梁翼緣的塑性截面模量小于梁全截面塑性截面模量的70%時(shí)梁腹板與柱的連接螺栓不得小于兩列;當(dāng)計(jì)算僅需一列時(shí),仍應(yīng)布置兩列,且此時(shí)螺栓總數(shù)不得小于計(jì)算值的1.5倍。
(5) 一級(jí)和二級(jí)時(shí),宜采用能將塑性鉸自梁端外移的骨形連接。
梁與柱剛性連接時(shí),柱在梁翼緣上下各500mm的節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi),柱翼緣與柱腹板間或箱形柱壁板間的連接焊接縫,應(yīng)采用全熔透坡口焊接。
框架梁采用懸臂梁段與柱剛性連接時(shí),懸臂梁段與柱應(yīng)預(yù)先采用全焊接連接,此時(shí)上下翼緣焊接孔的形式宜相同;梁的現(xiàn)場(chǎng)拼接可采用翼緣焊接腹板螺栓連接,如下圖(a)所示,或全部螺栓連接,如下圖(b)所示。
箱形截面柱在與梁翼緣對(duì)應(yīng)位置設(shè)置的隔板,應(yīng)采用全熔透對(duì)接焊縫與壁板相連。工字形截面柱的橫向加勁肋與柱翼緣應(yīng)采用全熔透對(duì)接焊縫連接,與腹板可采用角焊縫連接。5、節(jié)點(diǎn)域補(bǔ)強(qiáng)及節(jié)點(diǎn)附近構(gòu)造措施
當(dāng)節(jié)點(diǎn)域的體積不滿足穩(wěn)定要求時(shí),應(yīng)采取加厚節(jié)點(diǎn)域或貼焊補(bǔ)強(qiáng)板的措施。
對(duì)于焊接組合柱,宜加厚節(jié)點(diǎn)板,將柱腹板在節(jié)點(diǎn)域范圍更換為較厚板件;
對(duì)軋制H型柱,可貼焊補(bǔ)強(qiáng)板加強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)板的厚度及其焊縫應(yīng)按傳遞補(bǔ)強(qiáng)板所分擔(dān)剪力的要求設(shè)計(jì)。
6、柱與柱的連接
框架柱接頭距框架梁上方的距離,可取1.3m和柱凈高一半兩者的較小值;
上下柱的對(duì)接接頭應(yīng)采用全熔透焊縫,柱拼接接頭上下各100mm范圍內(nèi),
工字形截面柱翼緣與腹板間及箱形截面柱角部壁板間的焊縫,應(yīng)采用全熔透焊縫。
7、剛接腳柱
鋼結(jié)構(gòu)的柱腳主要有埋入式、外包式和外露式三種。
鋼結(jié)構(gòu)的剛接柱腳宜采用埋入式,也可采用外包式;
6、7度且高度不超過(guò)50m時(shí)也可采用外露式。
二、鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施
1、受拉斜桿布置
當(dāng)中心支撐采用只能受拉力的斜桿體系時(shí),應(yīng)同時(shí)設(shè)置不同傾斜方向的兩組斜桿,且每組中不同方向單斜桿的截面面積與在水平方向的投影面積之差不得大于10%。
2、中心支撐構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比、板件寬厚比
(1) 支撐桿件的長(zhǎng)細(xì)比
支撐桿件的長(zhǎng)細(xì)比,按壓桿設(shè)計(jì)時(shí),不應(yīng)大于
;一、二、三級(jí)中心支撐不得采用拉桿設(shè)計(jì),四級(jí)采用拉桿設(shè)計(jì)時(shí),其長(zhǎng)細(xì)比不應(yīng)大于180。(2) 支撐桿件板件的寬厚比
板件寬厚比是影響局部屈曲的重要因素,直接影響支撐桿件的承載力和耗能能力。在反復(fù)荷載作用下比單向靜載作用下更容易發(fā)生失穩(wěn)。采用節(jié)點(diǎn)板連接時(shí),應(yīng)注意節(jié)點(diǎn)板的強(qiáng)度和穩(wěn)定。
3、中心支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要求(1) 一、二、三級(jí),支撐宜采用軋制H形鋼制作,兩端與框架可采用剛接構(gòu)造,梁柱與支撐連接處應(yīng)設(shè)置加勁肋;一級(jí)和二級(jí)采用焊接工字形截面的支撐時(shí),其翼緣與腹板的連接宜采用全熔透連續(xù)焊縫。
(2) 支撐與框架連接處,支撐桿端宜做成圓弧。
(3) 在梁與V形支撐或人字支撐相交處,應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐;該支撐點(diǎn)與梁端支撐點(diǎn)間的側(cè)向長(zhǎng)細(xì)比()以及支撐力,應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于塑性設(shè)計(jì)的規(guī)定。
(4) 若支撐和框架采用節(jié)點(diǎn)板連接,應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于節(jié)點(diǎn)板在連接桿件每側(cè)有不小于30°夾角的規(guī)定;一、二級(jí)時(shí),支撐端部至節(jié)點(diǎn)板最近嵌固點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)板與框架構(gòu)件連接焊縫的端部)垂直于支撐桿件軸線方向的直線,不應(yīng)小于節(jié)點(diǎn)板厚度的2倍。
4、框架部分的結(jié)構(gòu)抗震措施
框架-中心支撐結(jié)構(gòu)的框架部分,當(dāng)房屋高度不高于100m且框架部分承擔(dān)的地震作用不大于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的25%時(shí),一級(jí)、二級(jí)的抗震構(gòu)造措施可按框架結(jié)構(gòu)降低一度的相應(yīng)要求采用。
三、 鋼框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施
偏心支撐框架消能梁段的鋼材屈服強(qiáng)度不應(yīng)大于345MPa。消能梁段及與消能梁段同一跨內(nèi)的非消能梁段,其板件的寬厚比不應(yīng)大于下表規(guī)定的限值。
1、支撐桿件的構(gòu)造要求 2、消能梁段構(gòu)造要求 3、側(cè)向穩(wěn)定性要求(1)消能梁段兩端上下翼緣應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐,支撐的軸力設(shè)計(jì)值不得小于消能梁段翼緣軸向承載力設(shè)計(jì)值(翼緣寬度、厚度和鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的乘積)的6%,即0.06bftff。
(2)偏心支撐框架梁的非消能梁段上下翼緣,應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐,支撐的軸力設(shè)計(jì)值不得小于梁翼緣軸向承載力的2%,即0.02bftff。
4、框架的構(gòu)造要求
框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)的框架部分,當(dāng)房屋高度不高于l00m且框架部分承擔(dān)的地震作用不大于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的25%時(shí),一級(jí)、二級(jí)的抗震構(gòu)造措施可按框架結(jié)構(gòu)降低一度的相應(yīng)要求采用,其他抗震構(gòu)造措施,應(yīng)符合上文對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施的規(guī)定。