17—  钢结构抗震【性能：化设：计 ！ 17.1  一！般规定 — ： ，   《  近年来随着国】家经济形势的变化钢！结构的应用急剧增加！结构形式日益丰富】不同结构体》系和截面《特性的？钢，结构彼此间》结构延性《差异较？大，。为贯彻国家》提出的“鼓励用钢、！合理用钢”》的经济政策根—据现行国家标—。准建筑？抗震设？计规范GB 50】011及构筑物【抗震设计规范G【B 50191规】定的抗震设计原【。则针：对钢结构特》点增加？了，。钢结构构《。件和节点《的，抗，震性能化设计—。内容根据性能化设】计的钢？结构其？抗震设计准则如下验！算本地？区抗震设防烈度的多！遇地震作用》的构件承载力和【结构弹性变形(【小震不？坏)、？根据：其延性验算设防地震！作用：的承载力(中震【可，修)、验算其罕遇地！震作：用的：弹塑性变形(大震不！倒) 【    《。 本章所有》规，定均：针对：结构体系中承—。受，地震作用的结构【部分虽？。然结构真正》的，。设防目标为设防地震！但由于结构具有一定！的延性因《此无需采用中震【弹性：。的设计？在满足一定强度要求！的，前，提，下让结构在设防地】震强度最强的—时段到来之前结构】部分构件《先行屈服削减刚度增！大结构的周期使结构！的周期与地震—波强：度最大？时段的？特征周期避开从【而使结构对地震【。具有一定程度的【免疫功能这种利用某！些构件的塑性变【形削减地震》输入的抗震设—。计方：法可降低《。假想弹性结构的【受，。震承载力要求基【于这样的《观点结构的抗震【设计均允许结构【在，地，震过程中《。发，生一定程《度的塑性变形但塑性！变，形必须控制在—对结构整体危害【较小的？部位如？梁端形？成塑性铰是可以接】受的因为轴力—较小：塑，性转动？。能力很？强能：够适应较大的塑【性变：形，因此结构的延性较】好；而当柱子截【面内出现塑性变形】时其后果就不易预】料因为柱子内出【现塑性铰《后需：要抵抗随后》伴随侧移增加而出现！的新增弯矩》而柱：子，内的轴？力由竖向重力荷【载产生的部分无法卸！载这：样结构整体内将会发！生较难把握的—内力重分配因此抗震！设防的钢结构除应满！足基本性能目标【的承载力要求外尚】。应采：用，能力设计法进行塑】性机构控制无法达】成预想？的破坏？机构时应《采取补偿措》施 《     另】外对：于，很多结？构地震作用并—不，是结构？设，计的主要《控制因素其构件【实际具有《的受震承载力很高】因此抗震构》造可适当降》低从而降低能耗节省！造价 《 《    众所周知】抗震设？计的本质是控—制地震施加给建【筑物的？能量弹？。性变形与塑性—变形(延性》)均可消耗能量【在能量输入相同的】条件下结构延—性越好弹性承载力】要求：越低反之《结构延性差则弹性承！载力要求高本标准】简称为？。“高延性-》低承载力”和—“低延性-高—承载力”两种抗震】设计：思路均可达成大【致相同的《设防目标结构根据预！先设定的《延性：等级确定对应—的地震作用的—设计方法本标准称为！“性能？化设计方法”采用低！延性-高承》载，力思路设计的钢结构！在本标准中特—指在规定《的设防类别下延性要！。求最低的钢结—。构 ？ 1》7.1.1》  我国是一—个多地震国》家性能化设计的适用！面广只要提出合适】的性能目标基本【可，适用于所有的结构】由于目前相关设计】经验不多本章的【适，用范围暂《时压缩？。在较小的范围内在有！可靠的设《计经验和理论—依据后适《用范围可放宽 ！ ，     由于】现行：国家标准构筑物抗】震设计规范GB【 50？。1，91的抗震设计原】则，与现行国《。家标准建筑抗—震设计规范》GB 5001【1-：致因此本章既适【用于建筑《物又适用《于构筑物《   】  结构《遵，循现有抗《震，规范的？规定采用的也—是某种性能》化设计的手段—不同点仅《在于地震作》用按小震《设计：意，味着：延性仅有一种—选择：由于设计条件及【要求的多样化实际】工程按照某》类特定延性的要【求实施有时》将导致？设计不合理甚至【难以实现《  【   大部》分钢结构构件由薄】壁板件构成因—此针对结构体系【的多：样性及其不同的设防！要，求采用合理的抗震设！。计思路才能在保【证抗震设防目标【的前提下减少结构】的用钢量如虽—然大部？分多高层钢结—构适合采用》高延性-低》承载力？设计思路但对—。于多层钢框架结【构在低烈度》区采用？。低延性-高承载力的！抗震思路可能更为合！理单层工业厂—房也更适合采用低】延性-高承载力【的抗：。震思路？。本章可为《工程师的选择提供】依据满足本章规【定的钢结构无需满足！现行国家标准建筑】抗震：设计规范G》B ：50：。011及《构筑物抗震设计规范！GB 5《0，191中《针对特定结构的构】造要：。求和规定应用本章规！定，时尚应？根据各类建筑的实际！情况选择合适的抗震！策略如高烈》度区民用高层—建筑不应采用低【延性结？构 ？ ： ：17.1.2 【 本章条文主—要针对？标准设防类钢结【构本：标准采用《延性等级反映构件】延性承载性能—等级反映构件—承，。载力延性等级和【承载性能等》级的合理《匹配实现“高延性】。-低承载力》、低延性-高承载】力，”的设计思路对于不！同设防类别》的设：。防标：准本标准按现—行国家标《准建筑工程抗震设】防分：类标准？。GB 50223规！定的：原则在其他要求一致！。的情：况下相对于标准设】防类钢结构重—点设防类钢结—构拟采用承载性能】。。等级保持不》变、延？性等级提高一级或】。延性等级保持—不变、承《载性能等级》提高一级的设计【手法特殊设》防类：钢结构采《用，承载性？能等级保持不变【、延性等级》提高两级或》。延，性等级保持不变、】承载性能等》级提高两级的—设计：手法在延性等—级保：持不变的情况下【重点设防类钢结【构承载力《约提：高25％特殊设防类！钢结构？承载力约提高55％！ 17.！。1.3  本条为现！行国家标准建筑抗震！设计规范GB 5】00：1，。1性能化设计指标要！求的具？体化本章《钢结构抗震设计【思路是进行塑性机】构控制由《。于非塑性耗能—区构件？和节点的承载力【设计：要求取决于》结构体系及》构件塑性耗能区的性！能因此本《条仅规？定了：构件塑性耗能区【的抗震性能目—标对：于框架结构除单层】和顶层框架外塑性耗！能区宜？为框架梁端；对【于，支撑：结构塑性《耗，能区宜？为成对设置的支【撑；对于框架-【中心支？撑结构塑性耗能区】。宜为成对设置的支撑！、框：架梁：端；对于框》架-偏心支撑结【构塑性耗能区宜【为耗能梁段、框【架，梁，端 》     完【好指承载力设计值】满足弹性《。计算内力设》计值的要求基—本完好指承载—。力设计值满》足刚度适当折减后】的内：力设计值要求或承载！。力标准值满足要【求轻微变形》指层间侧移》约1/200时塑性！耗能区的变形显著变！形指层？间侧移为1》/50～1/40时！塑性耗能区的变形】“多遇地震不坏【”即允许《。耗能：构，件的损坏处于日【。常维修范围内此时】可采用耗能》构件刚度适当折【减的计算模型进行】弹性分析并满足承】载力设计值的要求故！称之为？“基本完好” 】 《17.1.》4  为引导—合，理设计避免不—必要的抗震构造本】条对标准设防类的建！筑根据设防烈度和】结构高度提出了构件！塑，性耗能区不》同的抗震性能要求范！围，由于地震的复杂性】表17.1.4【-1仅作为参考【不需严格执》行抗震设计》仅是利用有限的财】。力使地震造成的损失！控制在合理的范围内！设计者？应根据国家》制定的安全度标准】。权衡承载力和—延性采？用合理的《承，载性：能等级 【 ：    需要特【别指出的《是本条第《1款结构满足—多遇地？震下承？。载力要求并不是【要求结构所有—构，。件满足小震承—载力设计要求比【如偏心支撑的耗能】。梁段在多遇地震【作用下即可进入塑性！状态：另外：进，行小：震计算时仅塑性耗能！区屈服的结》构可：考，虑刚：度折减实际》上，按照本章通过—能力设？计后满足设防地震】作用下考虑性能系数！的承载力要求后【在多遇地震作用【下除塑性《耗能区？外通常？其，余构：件与：节点可处于弹性状】态并满？足设计？承载力要求因此侧】移限：值要求和现行国家标！。准建：筑抗震设计》规范GB 》50011》一致即能保证当遭】受低于本地区抗震设！防烈度的多》遇地震影响时主体结！构不受损坏或不需】修理可继续使用 ！ ：    》 ，钢结构的性能化【抗震设计可通过以】下，四个：方面：实，现  】。   1《  根据结构要【求的不同《选用不同的性能【。。系数：见表17.2.2-！1一般来说》由于地震作用—。的不：确，定性对？于结构来说延—。性比承载力更为【重要因此对于多高层！。民，用钢结构首先必【须保证必要的—延性一般《。应采用高延性—。-低承载《。力的：。设计思路；》。而，。对于工业建筑为降】低造价宜采用低延】。性-高承载力的设】计思路 】     2  】按高延？。性-：低承：载力：思路进？行的设计采用下列措！施进行？延性：。开展机构的》控制 ？。  —   ？    1)采【用能力？设计法？进，行塑性开展机构的控！制； — ：      —  2)引》入，非塑性耗能区内力调！。整，系数引导构》件相对强弱符合【。延性开展的要求； ！ ， ，      】   3)引入【相邻构？件，材料相对强弱系数】确保延？性，开，展机构的实现 【 ：   》  ：3  根据不同的性！能要求采《用不同的抗震构【。造 》     4【  通过对承—载力和延性间权衡】使得：。结构在？相同的安全度—下，更具：经济：性 【    为避免【结构在罕遇》。地震下倒塌》除单：层钢结构外当结构】延性较差时宜提【高侧移要求》即层间位《移，角限值要《求适当加严 【     】本条表17》.1.4-》2为实现《。高延性-低承载力】、低延性-高承载力！设计思路的具—体规定不《同结构对不》同，楼层：的延：性需：求均不相同在大多数！情况下结构底层【是所有？楼层延性需求最【高的部分为简化设计！整个结构可采—用，相同的？结构构？件延：性，等级来保证满足延性！需求当不同楼层的实！。际性能系数明显【不，同时各楼层也—可采用不《同的：结构构件延性等级 ！。   【  当按本》标准进行性能化设】计采用低延性—-高：承载力？设计思路时无—须进行？机构：控制验？算本标准第17【.2：。.4条～第17.2！。.1：2条为机构控制【验，算的具体规定但当】性能系数小于—1时支撑系》统，构件：尚应考？。虑压杆屈曲和卸载的！影响 】17.1.5  】本条：为性能化设计的基本！原则本标准第1【。7.2？节，及第：17：.3节为《。这些原则的具体【化塑性？耗能区性能》系数取值最低关键构！。件和节点取值较高】关键构件《和节点可按下列【原则确定 ！ ，    1 — 通过增加其承载力！保证结构预定传力途！径的：构件和？节点：； 》    》 2 ？ 关键传力》部位； 》 ？    《 3  薄弱部【。位 ？  》   柱脚、—多高层钢结构中低】于1/3总高度的】框架柱、伸臂—结构竖向桁架的立】柱、水平伸臂与【竖向桁架交汇—区杆件、《直接传递转》换，构件内力的》抗，震构件？等都应按关键构件】处理关？键构件和节点的性能！系数不宜小于0【.5：5 ？。  》   采用低—延，性-高承载力—设计思路时本条【要求可适当放宽 】 17.1！.6  本》条是对有《抗震设防要求的钢】结构的材料要求【   】  1  良好【的可焊？性和合格的冲击【韧性是抗震结构的】基，本要求本《款规定了弹性区钢】材，在不：同的工作温度下相】应的质量等级要求】。基本与需验算疲劳的！非焊接结《构的性能相当；弹性！区在强烈地震—作，用下仍？处于弹性设计阶【段因此可适》当降低对材料—屈强：。比要求一般来说屈强！比不应高于0.【9，但此时应采取可靠措！施保证其处于弹性状！态 【。。    2  【本款要？求与现行国家—标准建？。筑，抗震设计规》范GB 500【11：及构筑？物抗：震设计规范GB【 50191类【似但增加了对结构】。屈服强度上限—的规定？    ！ 根：据材料调《。。研结：果，显示我国钢》材平：均屈服强度是名【义，。屈服强度《的1.2倍离散性很！大尤其？是Q：235钢由于实【际，工程中经常发生【高钢号？。钢材由于各种原因降！级使用的情》况因此为了》避免塑性铰发—生在非预期》部位：补充规定《了塑性耗能》区钢材？应，满足屈服强度—实测值不《高于上一级钢—材屈服强度的条件值！得特别注《意的是本标》。准规定的材料—。要求是对加》工后的构件的要求】我国目前很多型【材的材？质报告给《出的是型材加工【前的钢材特性设【计人员？应避免选择在加工】过程中已《损失部分塑性的钢材！作为塑性耗能区【的钢材？当超强？系数：。按ηy＝fy,【act/fy计算】确定时塑《性耗能区钢》。材可不满足屈服【强度实测值不高于上！一级钢材屈服强度的！条件fy,a—ct为塑《性耗能区钢》材屈服强度实测值】。；fy为塑性耗能】区钢材设计用—屈服强度 【  《   3  —按照钢结构房屋连】接焊：缝，的，。重要性并参照AI】SC341-0【5规范首次提出了关！键性焊缝的概—。念4条？关键性？焊缝分？。别为 《      ！   1)框架【结构的梁翼缘—与柱的连接焊—。。缝； 】        】2)框架结构的【抗剪连接板与柱【。的连：接焊缝； ！  ：       3)！框架结构的梁腹板】与柱：的连：接焊缝； —  》。       4】)节点域及》其上下各600m】m范围内的》柱翼缘与柱腹板【间，。或箱形柱壁板间的连！接焊缝 — ：。    《 本款主《要，是，为了保证焊缝和构件！具，有足够的《塑性变形能力—。真正做？到“强？连接弱构《。件”和实现》设计确定的屈服机】制 — 17.1.—7 ： ，由，于地震作用的—不确定性抗》震设计最《。重，要的是概念设计当】。结构：均匀对称并具有清】晰直接的地震力【传递路径时则对地震！性，能的预测《更为可靠比如当竖向！不均匀则可能出【现应力集中》或，产生延性要求较高】的区域而导致结构】。过早破坏如首层为】。薄弱层时屈》服将限制在第—一层我们在》汶，川地震见到了许【多此类破坏案例当然！隔震设计也是利用此！原理进行因》此按本章《进行性能化设计【时除采用低》延，性-高？承载力设计思路且采！用地震危害较小的结！构，外应符合现行国家标！。。准，建筑抗震设计规【范G：B 50《01：1第1章～第5章的！。规定 《