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黔南轻钢别墅——结构体系及布置—地震作用下钢框

发布日期:2020-05-13 08:15

1.结构分析的基本原则
在地震作用下,轻型钢框架结构分析应遵循以下基本原则
(1)建筑结构应进行多遇地震作用下的内力和变形分析;对不规则且具有明显薄弱部位可能导致地震时严重破坏的钢框架结构,应进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析
(2)当结构在地震作用下的重力附加弯矩大于初始弯矩的0.1倍时,即式(5-1)中的二阶效应系数B大于0.1时,应考虑二阶效应的影响。
 
 
(3)质量和侧向刚度分布接近对称,且楼盖和屋盖可假定为刚性横隔板的钢框架结构,可采用平面结构模型进行结构抗震分析;对其他情况,应采用空间结构模型进行抗震
(4)一般情况下,应至少在结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用,各方向的水平地震作用应由该方向的抗侧力构件承担。对质量和刚度明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用,且计算模型中应考虑偶然偏心和扭转影响。对带有斜交抗侧力构件的结构,当斜交角度大于15时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。宜考虑梁柱节点域剪切变形对结构侧移的
(5)结构分析模型中,对工字形截面柱,过5m的钢结构,结构层间位移计算可不响;对箱形柱框架、中心支撑框架和高度不超考虑梁柱节点域剪切变形的影响,近似按框架轴线进行分析
(6)钢框架支撑结构的斜杆可按两端铰接杆件计算;框架部分按刚度分配计算得到的地震层间剪力应乘以调整系数,达到不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分计算最大层间剪力1.8倍两者的较小值。
(7)中心支撑框架的斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支撑杆件的宽度时,仍可按中心支撑框架分析,但应考虑由此产生的附加弯矩(8)轻型钢框架结构地震作用分析时,阻尼比取值应符合下列规定:
①多遇地震作用下结构分析时,结构高度不大于5m时,可取00结构高度大于50m且小于20m时,可取0.03;
②对偏心支撑框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,其阻尼比可在上一条基础上相应增加0.005;
③罕遇地震下弹塑性分析,阻尼比可取0.052.
多遇地震作用下的结构分析
在多遇地震作用下,可假定结构与构件均处于弹性工作状态,结构内力和变形应采用线弹性静力方法或线性动力方法进行分析,验算构件的承载力、稳定,以及结构的层间变形和总体稳定。
多遇地震作用下结构分析应采用下列方法
1)底部剪力法
对高度不超过40m、质量和刚度沿高度分布较均匀且以剪切变形为主的结构,结构分析可采用底部剪力法
2)振型分解反应谱法
一般情况下,对不符合底部剪力法的建筑结构,结构分析可采用振型分解反应谐法。振型分解反应谱法采用的地震影响系数曲线应按照现行国家标准《建筑抗震设计规范》
GB50011中相关规定确定
3)时程分析法
对特别不规则的钢框架结构(符合表5-1和5-2中的多项)以及属于甲类抗震设防类别的钢框架结构,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,且应选取多组时程曲线(不少于3组)计算。当仅选取3组加速度时程曲线时,计算结构宜取时程分析法的包络值和振型分解反应谱法的较大值;当选取7组或7组以上的时程曲线时,计算结果可取时程分析法的平均值和振型分解反应谱法的较大值采用时程分析法时,需要遵循以下规定:
①应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线,其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/
②多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符,其加速度时程的最大值可按表5-3采用;
③每组时程曲线计算出的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱计算结果的65%,多组时程曲线计算出的结构底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱计算结果的80%。
3.罕遇地震作用下的结构分析
对甲类抗震设防类别或设防烈度7度Ⅲ、Ⅳ类场地和设防烈度8度的乙类建筑,为避免薄弱部位的破损而造成较大损失,宜按建筑抗震设计规范有关规定进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析。
罕遇地震作用下结构分析主要是计算结构的变形,可根据结构的特点采用简化的弹塑性分析方法、静力弹塑性分析方法( Push-over推覆分析)或弹塑性时程分析方法,验算的主要内容是结构的屈服机构、层间位移和层间位移延性比对轻型钢框架结构,弹塑性层间位移△up应满足下式要求:式(5-8)
 
弹塑性层间位移角限值,对轻型多层钢框架结构,一般取为1/50;式中[p
楼层层高
1)薄弱层位置的确定
对轻型钢框架结构,弹塑性层间最大位移往往发生在结构的薄弱层位置处,结构的薄弱层位置主要取决于结构楼层的屈服强度系数y,可按式(5-9)计算确定(5-9)
式中5y第j层的楼层屈服强度系数;
 
按钢框架结构的构件实际截面尺寸和材料强度标准值计算的第j层楼层抗剪承载力;
V—罕遇地震标准值作用下按弹性计算的第j层的楼层剪力。通过屈服强度系数6可按下列方法确定结构薄弱层位置
(1)楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构,结构薄弱层位置可取底层;
(2)楼层屈服强度系数y沿高度非均匀分布的结构,结构薄弱层位置可取系数值最小的楼层和相对较小的楼层,一般不多于2~3处2)弹塑性层间位移△up的简化计算方法
对楼层侧向刚度无突变,20层以下的钢框架结构和支撑钢框架结构,且当无条件采用静力弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法时,可采用下列简化计算方法进行罕遇地震作用下结构薄弱层弹塑性变形的估算。对楼层侧向刚度有突变时,结构薄弱层弹塑性变形的计算应采用静力弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法。罕遇地震作用下,结构薄弱层弹塑性层间侧移△p,可按下式计算
式中△a罕遇地震作用下按弹性分析的结构层间位移;△ay罕遇地震作用下按弹性分析的结构层间屈服位移结构的楼层延性系数;
6y—结构的楼层屈服强度系数,可按式(5-9)计算确定;结构的弹塑性层间位移增大系数,可按表5-4确定由表5-4可知,钢框架或框架-支撑结构薄弱层的弹塑性侧移增大系数犰的数值,主要取决于以下三个因素:
 
①框架支撑结构中支撑部分抗侧移承载力与对应层框架部分抗侧移承载力的比值R,(对纯钢框架结构,R3=1);
②薄弱层的楼层屈服强度系数值;
③楼层屈服强度系数沿高度分布的均匀性
楼层屈服强度系数沿高度分布是否均匀可通过系数a(i)来判断,第i层系数a(i)计算式如下:
通过表5-4确定结构薄弱层的弹塑性侧移增大系数m时,应根据楼层屈服强度系数6沿高度分布的均匀性作下列调整
(1)当系数a()≥0.8,i=1,2,3…n时,可判定6沿高度分布均匀,弹塑性侧移增大系数m可直接按表5-4取用
(2)当系数a(i)≤0.5时,可判定5沿高度分布不均匀,弹塑性侧移增大系数v可按表5-4值的1.5倍取用;
(3)当系数0.5<a()<0.8时,可判定5沿高度分布不均匀,弹塑性侧移增大系数可按上述两种情况采用内插法取值。

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