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G】B 5？0011及构筑物抗！震设计规范》GB 5019【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 5019】1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 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GB 5】0223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》00：11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： ，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》17.2.12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 500！11及构筑物抗【震设计规范》G，B 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η？y＝fy,a—。ct/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《C341-05【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600mm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 【50：。011第《1章～第5章的规定！ ：