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 501》9，1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 《 《。 17.1》.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 ？50191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GB 《50011及—构，筑物抗震设》计规范GB 50】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G】B 502》。23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《0011《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G【B 50《011一致即能保】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17.2.12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17.2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：0.55 —     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》 50？011？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？23：5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,ac—t，/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,act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？。AISC《341-05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GB 5》0011第1章～】第5章的规定 】