文档介绍：第10章钢结构抗震和抗火设计要点
近年来,结构的防灾减灾问题比较突出,灾害对钢结构的影响主要表现在两个方面,一个是地震灾害对结构的影响,另一个是火灾对结构的影响。我国是一个多地震的国家,必须重视钢结构的抗震设计。另外,建筑火灾的发生日益增多,危害极大,建筑钢结构也很有必要进行抗火设计,从而提高结构在火灾中的安全性能并减少损失。本章分别从钢结构抗震和抗火两个方面讲述钢结构的防灾减灾设计要点。
钢结构抗震设计要点

抗震设计包括钢结构各种体系的框架梁、框架柱、中心支撑、偏心支撑、屈曲约束支撑、梁柱节点、各种连接以及工业厂房和大跨度屋盖等构件的承载力验算和相应的构造要求。
根据设防分类、设防烈度和房屋高度将钢结构房屋分别划分为一级、二级、三级和四级四个抗震等级。四个抗震等级是从对结构抗震性能(包括考虑结构的延性和耗能性能)要求为很严格、严格、较严格和一般四个级别而划分的。一、二、三级抗震等级的框架柱的柱端全塑性承载力应符合强柱弱梁的要求,其剪力设计值应符合强剪弱弯要求;一、二、三级抗震等级的框架梁的梁端极限受剪承载力应符合强剪弱弯的要求;钢结构抗侧力构件连接的承载力设计值,不应小于相连构件的承载力设计值,极限承载力应大于相连构件的屈服承载力。考虑地震作用组合验算钢结构构件的承载力时,其截面承载力设计值应除以承载力抗震调整系数。。
承载力抗震调整系数
结构构件
柱、梁
支撑
节点板件、连接螺栓
连接焊缝

钢结构房屋中的下列连接焊缝,应作为关键性焊缝提出对填充金属夏比冲击韧性的要求: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偏心支撑框架中耗能梁段与柱连接的全熔透焊缝;⑤柱的拼接焊缝,包括与柱腹板的连接焊缝。
钢结构抗侧力构件用钢材宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢,Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢及Q345GJ等级B、C、D、E的建筑结构用钢板;当有可靠依据时,尚可采用其他钢种和钢号。按一、二、三级抗震等级设计的框架和支撑构件,其所用钢材应符合下列规定:①钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值(屈强比)不应大于0. 85;②钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率不应小于20%(标距50mm);③钢材应有良好的可焊接性和合格的冲击韧性。按一、二、三级抗震等级设计的钢构件中的关键性焊缝的填充金属应检验V形切口的冲击韧性,其夏比冲击韧性在-20℃时不低于27J。按一、二、三级抗震设计的钢结构抗侧力构件,其所用钢材的屈服强度平均值不宜超过屈服强度标准值的10%。采用焊接连接的钢结构,当钢板厚度不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力时,受拉构件板厚方向的截面收缩率,三个试样的最小平均值不应小于15%,单个试样最小值不应小于10%。

钢框架梁可按梁端截面的内力设计。对工字形截面柱,宜计入梁柱节点域剪切变形对结构侧移的影响;对箱形柱框架,其层间位移计算可不计入梁柱节点域剪切变形的影响,近似按框架轴线进行分析。钢框架梁的上翼缘采用抗剪连接件与组合楼板连接时,可不验算地震作用下的整体稳定。
框架梁的强度考虑地震作用组合时,其抗弯强度应按下式计算:
()
式中,——绕x轴和y轴的弯矩设计值(对工字形截面:x轴为强轴,y轴为弱轴);
,——对x轴和y轴的净截面模量;
,——截面塑性发展系数,对工字形截面,、;对箱形截面,==;当受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13时,应取;
——钢材的抗弯强度设计值;
——构件的承载力抗震调整系数。
在最大刚度主平面内受弯的构件,其整体稳定性在考虑地震作用组合时,应按下式计算:
()
式中——绕强轴作用的最大弯矩设计值;
——按受压纤维确定的对x轴梁毛截面模量;
——梁的整体稳定系数;
——梁的稳定承载力抗震调整系数。
在两个主平面受弯的H型钢截面、工字形截面构件,其整体稳定性在考虑地震作用组合时,应按下式计算:
()
式中——按受压纤维确定的对y轴梁毛截面模量;
——截面塑性发展系数,对H型钢截面或工字钢截面,。
在主平面内受弯的实腹构件,其抗剪强度在考虑地震作用组合时,应按下式计算:
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框架梁端部的抗剪强度,应按下式计算:
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式中 V——计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值;
S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩;
I——毛截面对中和轴的惯性矩;
——腹板厚度;
——扣除扇形切角和螺栓孔后的腹板受剪净截面面积;
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