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 50011】及构筑物抗震设计规！范，GB 501—91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 5【01：91的抗震设计原则！。与现行国家标准建】筑抗震设计规范【GB 50011-！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 —500？11及构筑物抗震】设计规范GB 【50191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， ， ， 1》7.1.2  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 —50：。22：3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G—。B 500》11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 500【11一致即能—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1《7.2.2-1一】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，1，7.2？.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1】7.3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 5》0011及构—筑物抗震《。设，计，规范GB 5019！1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Q23—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—,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f！y,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，AIS？C3：41：-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60】0mm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》。 5：00：。11第1章～第5】章的规定 —