？ 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 5001【1及构筑物抗震【设计规？范，GB 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 》 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 】501？91的？抗震设计原则与现行！国家标准建筑—抗震设计规范—。GB 500—11：-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【1，1及构？筑物抗震设计规【范GB 5019】1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 5022】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 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1/5！0～1/40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 1】7.1.《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0.5！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 》。50011及构【筑物抗震设》计规：范GB 《501？91：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Q2【35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,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AI《SC341-—。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600—mm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！ 1【7.1.《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 — ，