《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GB 5】0191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—G，B 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 5001】1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 《 》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2】5％特殊设》防，类钢：结构承载力约提高5！。5％ 】1，7.1.3 — 本条为现行国家】标准建筑抗震设计规！范，G，B 5001—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1【7.1.《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 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0.55】    ！ 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G《B ：50011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,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-》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！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G》B 50011【。第1章～《第5章的规定 】