钢框架节点抗震设计浅谈
钢框架节点抗震设计浅谈
张冰冰
西安建筑科技大学土木工程学院建筑与土木工程11级11班
摘要：钢结构抗震性能优越，但是传统栓焊的梁柱节点在实际地震中表现为严重的脆性破坏，如何对容易在地震过程中产生脆性破坏的节点进行改进一直是钢结构抗震设计的关键问题之一。本文针对钢结构传统栓焊节点脆性破坏的机理进行总结，重点讨论各种改进节点的优缺点，最后对节点抗震设计原则给出建议。关键词：钢结构；节点；破坏机理；设计原则；改进措施
1 引言
近年来,钢结构正慢慢成为高层或超高层建筑中主要的建筑类型。在多高层钢框架中比较常用的柱节点连接型式是梁翼缘与柱焊接、梁腹板与柱用高强螺栓连接的栓焊混合节点,如图1所示。工程界在20世纪90年代以前一直认为这种节点具有良好的塑性耗能能力和良好的抗震性能,然而,在1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震中许多节点出现了严重的脆性破坏。这两次震害对节点的破坏使得人们开始去重新审识钢框架结构的抗震性能,并开始重视研究钢框架结构中梁柱栓焊连接节点的抗震设计。
图1普通栓焊接节点图2 梁腹板补焊
2 普通梁柱节点破坏机理
1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震中钢结构梁柱普通栓焊节点出现严重的脆性破坏，震后调查研究发现，梁下翼缘裂缝占 80％～95％；上翼缘裂缝占 15％～20％；裂缝起源于焊缝的占 90％～99％，而且主要起源于下翼缘焊缝中部；起源于母材的只占 1％～10％；不少裂缝向柱子扩展，严重的将柱裂穿；有的向梁扩展；有的沿连接螺栓线扩展。其中较多的破坏表现为梁下翼缘焊缝与柱翼缘完全脱开,另外一些破坏为始于梁下翼缘垫板与柱交界处的裂缝扩展到柱翼缘中。
总结各方的研究成果现总结出造成梁柱节点发生严重脆性破坏的原因如下：
1、在地震力的作用下,梁柱的节点处应力值较大且状态复杂,焊接部位的钢材往往处于三向应力状态,从而使节点焊缝截面成为框架的薄弱环节。
2、焊缝金属的冲击韧性低，焊缝存在的缺陷, 如裂缝、欠焊、熔化不足或不良、加渣及气孔，特别是下翼缘梁端现场焊缝中部，因腹板妨碍焊接和检查、梁端腹板下翼缘处工艺孔偏小，致使下翼缘焊缝在施焊时实际上中断出现不连续，最后导致导致焊缝处应力集中。作者简介：张冰冰，学号：1101841143，研究方向：混凝土，导师：周铁钢
3、钢材的韧性,仅在在较细的杆件处于单轴应力状态下才得以充分发挥,当其处于三向应力状态下, 无法形成侧向收缩或剪切滑移，很难充分发挥材料的优势性能，从而就会在没有明显屈服现象的情况下发生脆性破坏。
4、出于焊接工艺的要求,为了确保焊缝质量,常在梁翼缘坡口焊接时加垫板,实际工程中垫板在焊接后就保留在结构上,由于翼缘焊根部常存在未焊透,这样垫板与柱翼缘之间就形成一条“人工”裂纹，其在竖向力作用下会扩大，也会使裂缝尖端的应力集度系数超过临界值,从而引发不稳定断裂。
5、为了有利于施焊和保证焊缝跨越腹板且保持连续，通常在腹板上设置焊接孔。一般将焊接孔做成扇形。位于腹板和翼缘交界处的梁腹板上，经机械切割后造成该处几何形状不连续，受力时容易出现应力集中而使得该区域产生初始裂纹；
6、梁柱连接处的钢材因受到约束不能转动,尤其是当柱翼缘板材较厚时,这种约束使梁柱节点处钢材不能屈服,从而加剧了该处焊缝的局部高应力,也增大了在焊缝缺陷中引发裂缝的机率。
7、节点设计时，通常假设弯矩全都由梁翼缘承担，而剪力全由梁腹板承担，但在实际工程中，受力时由于柱产生变形，导致梁翼缘承受弯矩和剪力的复合作用，使得焊缝有很大的次应力产生，加上焊缝本身存在的缺陷，更易引发脆断；
8、梁的屈服强度常常远高于标准值，使节点相对较弱；组合楼板使截面中和轴上移，对梁下翼缘产生不利影响；梁发展到塑性弯矩时，梁下翼缘坡口焊缝处出现的超高应力加速了节点破坏。
综上，可知普通的栓焊节点连接性能非常差，在地震作用下，钢梁在破坏前并没出现明显的延性变形(塑性铰)，导致地震能量直接作用于梁柱的焊接节点，由焊缝根部萌生的脆性破坏裂纹经焊根进入母材或热影响区，使其产生很大的变形。一旦翼缘破坏，由螺栓或焊缝连接的剪力连接板往往被拉开，沿连接线由下向上扩展，造成严重的破坏后果。
3 梁柱节点改进措施
3.1改善节点构造措施
为了充分发挥钢材的塑性性能,保证钢框架梁柱节点在地震作用下少发生甚至不发生脆性破坏。据此提出的节点设计方法,概括起来为如下几点:
1、对梁翼缘焊缝衬板缺口效应进行处理
2、改进扇形切角构造
3、将梁腹板与柱子焊接，如图2所示。
4、梁与柱刚性连接时,按抗震设防的要求,柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内,柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝,应采用全焊透剖口焊缝。
5、当梁翼缘的塑性截面模量小于全截面塑性截面模量的70%时梁腹板与柱的连接螺栓不得少于两列。当仅需要一列时,仍应布置两列,且螺栓总数不得少于计算值的1.5倍，且螺栓孔等对梁全截面的削弱率不应大于25%。
3.2改变节点形式
1、半刚性节点
对于地震区的多层和单层钢框架结构,若梁柱连接采用刚度较大的全焊接连接,由于焊
接缺陷,容易引起节点脆性破坏；若采用刚度较小的连接,又会导致较大的水平位移和用钢量的上升。当梁柱连接采用具有一定柔性的半刚性连接时,可以增加结构的阻尼,延长周期,减小振幅,从而大大降低震害。端板螺栓连接即是一种具有良好延性和耗能能力的半刚性连接形式。
端板连接的全部焊接工作在工厂完成,焊接质量有保证,现场施工速度快,在发达国家和地区广为采用,我国门式刚架普遍采用该种连接形式，如图3所示。
（A）（B）（C）（D）
图3 （A）端板连接节点；（B）、（C）、（D）梁—梁拼接连接
2、梁—梁的拼接连接
梁柱节点的脆性破坏大多是从节点焊缝开始的，因此改善节点性能需首先从焊缝处入手。为此，可采用现行抗震设计规范推荐的节点，即将框架梁采用悬臂短梁与柱刚性连接，悬臂梁段与柱预先在工厂采用全焊连接，在现场采用翼缘焊接腹板螺栓连接（如图 2a）或全部螺栓连接（如图 3）进行拼接。但根据节点设计的正确方法，是不满足规范的验算要求的。因此此类节点不宜用于主要抗侧力结构的构件中。
3.3 塑性铰外移
在抗震设计中,直接的满焊连接可能无法满足要求,要通过抗震措施来加强。目前,主要采用将塑性铰自梁端外移来避免强震下梁柱连接处焊缝破坏的做法,其常用的方法有梁端部加强型节点和梁端部削弱型节点两种。
1、梁端部加强型节点
该方法就是加大梁端截面的焊缝面积或加大梁端的有效面积,使梁端的极限承载力高于梁截面,在地震作用下,加强后的梁端还未进入全截面塑性剪力状态时,在梁端附近因梁的截面相对较小,先行形成塑性铰而发生塑性破坏,起到保护节点、防止发生脆性破坏的作用。
梁端部加强型节点包括板式扩翼型、梁端翼缘扩翼型、侧板加强型、肋板扩翼型、腋式扩翼型和盖板加侧板式等。
板式扩翼型节点主要有两种形式：盖板扩翼型与翼缘板扩翼型（如图4）。板式扩翼型节点能够实现将塑性铰外移的目的，可以将梁端塑性转角增大，从而大大提高节点延性性能，以及钢框架的抗震耗能能力，梁破坏后加强板并不屈服，梁柱连接出焊缝也未见裂缝。但是当盖板扩翼型节点当盖板厚度过大、长度过长时，会增大梁端连接焊缝的应力，增大造成脆性破坏的可能。与盖板扩翼型节点相比，翼缘板扩翼型节点梁翼缘板并不与柱翼缘直接相连，
图4 板式扩翼型节点
而是通过加强板的过度与其相连，这样的构造措施可以减小梁端与柱翼缘连接处焊缝高度，利于焊缝质量控制与后期质量检查，同时焊缝高度的降低也有利于减少焊接热应力的影响板式加强构造简单，施工迅速，承载力刚度都有所提高，也便于后期维护，但缺点是用钢量较大。
梁端翼缘扩翼型和侧板加强型节点见图 5。这两种节点是通过增大梁翼缘宽度的方法达到减低焊缝中应力的目的，两种形式都能很好的起到将塑性铰外移的目的，扩翼型节点通过短牛腿与梁相连，牛腿在工厂与钢柱全焊连接，到现场将等翼缘宽度的钢梁与短牛腿栓焊连接，这样可以保证短牛腿与柱连接处焊缝质量。侧板加强型节点是由日本清水建设开发的新型连接方式，只需在梁端部用几块与梁翼缘厚度相同或相近的平板与梁翼缘对接焊接即可，
图5 梁端翼缘扩翼型节点和侧板加强型节点
与和普通的钢结构梁柱节点相比，可将梁端塑性变形能力提高1倍以上，从而使钢框架抗震能力有很大的提高。梁端翼缘扩翼型和侧板加强型节点连接中，扩翼宽度及扩翼长度是影响节点耗能及延性性能的主要因素，这种连接方式的缺点是制造工艺复杂，浪费材料。
（A）（B）（C）（D）（E）
图6 （A）腋式扩翼型节点；（B）、（C）、（D）、（E）、（F）肋板扩翼型节点肋板式扩翼型节点与加腋式扩翼型节点构造相似，见图 6。肋板式扩翼型节点依靠在钢梁上下翼缘焊接一块或者两块垂直肋板增加钢梁翼缘截面的抗弯承载力，使塑性铰移至肋板加强区之外，起到保护节点焊缝的作用。但此种节点同样存在降低建筑净空的缺点，且不方便组合楼板的安装。
对于加腋节点一般有梁柱连接翼缘单侧加腋和梁翼缘两侧加腋两种形式。单侧加腋节点对于加腋侧能缓解焊缝处应力集中现象，由于加腋后梁中性轴向加腋区偏移而使加腋侧另一
端在受拉时应力增加，造成焊接处的应力集中，增加梁上翼缘发生脆性破坏的可能；双侧加腋节点能实现塑性铰转移到梁上的目的，较好地缓解节点对接焊缝处应力集中现象，且抗震性能优越，但在实际工程中，部分钢框架结构房屋在使用上要求较高，梁上侧加腋后造成楼面不平整，而且也影响美观，而盖板-腋梁型节点能很好的解决此类问题，研究表明盖板-腋梁节点能有效改善对接焊缝处应力集中现象，实现了塑性铰转移至梁上的目的，降低其发生脆性破坏的可能性。该节点形式具有理论上的合理性和实用上的可行性，且具有良好的耗能能力，抗震性能优越。
最后，盖板＋侧板式节点是在盖板式节点的基础上，在连接处增设两块高度为梁高的加强侧板，此时梁翼缘可不与柱连接，从而消除了焊缝中的三轴拉应力集中。两块侧板加上加劲肋可使节点具有很好的刚度和塑性转动能力，并使节点板域变形变得容易控制。但该节点耗材较多，施工复杂，虽然适用于高烈度设防的地区，应用却不大广泛。
2、梁端部削弱型节点
削弱型节点是通过对梁翼缘或腹板的削弱，使削弱处破坏先于节点破坏，从而起到控制梁塑性铰位置的目的，但是这种削弱会降低梁的承载力，同时也增加了腹板局部屈曲以及梁发生侧向扭转失稳的可能性。这类连接形式常见的有梁腹板削弱型连接、腹板切缝型连接以及梁翼缘削弱型。
腹板开洞式节点。类似于混凝土空心板开洞以减轻自重的原理，梁腹板也可在离开节点一定距离开洞以减轻自重并降低梁截面的抗弯能力，相应地“提高”节点的抗弯能力（如图
7）。开洞的大小和多少在保证结构可靠的前提下视节点与梁的强弱关系而定。这种节点可让工艺管道等设备从梁中穿过，使结构层和设备层合二为一，在管道布置错综复杂的电厂建筑中优点较为明显，但缺点是加工成型复杂。该节点在实际工程中已经得到了广泛应用。
图7 腹板开洞式节点 图8 切缝式节点 图9 焊接孔扩大型节点
切缝式节点。切缝式节点是将梁腹板在靠近连接处沿梁翼缘轴线方向切上下两条缝（如图 8）。切缝可使梁的弯矩和剪力分段，使梁腹板承受全部剪力和部分弯矩，而梁翼缘则承受另一部分弯矩。同时使梁翼缘在连接处的弯曲应力均匀分布，消除了梁翼缘焊接的垂直剪力，防止梁侧向扭转屈曲，并使塑性铰出现在切缝末端。由于切缝的存在，也产生了梁的失稳问题，试验研究表明该节点形式只能用于 762mm 及以下的梁。但总的来说，该节点形式简单，具有广泛的应用前景。
狗骨式连接节点属于近几年研究的热点的一种连接形式（图10），其转移塑性铰的方式通过削弱梁的上下翼缘实现。根据切割方式的不同，又可以分为直线削弱式、锥形和圆弧削弱式三种形式，它针对普通连接塑性区小的缺陷，对梁进行合理的削弱，使得较长一段梁几乎同步进入塑性，真正做到了延性设计、充分发挥了钢材的塑性。此种连接节点的优点是构
造简单，受力明确，同时能产生很大的塑性转角，有良好的延性；缺点是由于梁翼缘的削弱，梁的刚度有所降低，而且对加工精度要求比较高。
图10 狗骨式节点连接
此外，研究发现狗骨式节点连接最终的破坏都是由于梁翼缘处焊缝撕裂所致，破坏时的弯矩承载力远没有达到梁全截而塑性弯矩承载力，因此梁翼缘处焊缝强度和质量是决定狗骨式节点的主要因素，只有具有良好的焊接质量才能发挥狗骨式节点的作用。国内还有一些试验由于侧向约束不足和焊接质量较差，节点发生了过早破坏。说明单纯地采用圆弧型狗骨式节点对梁截面进行局部削弱，可使节点处的最大应力外移，使得焊缝处应力水平降低，但对节点处的三向应力水平、梁端部截面的应力集中程度的缓解贡献较少。
除以上外焊接孔扩大型节点也属于削弱型节点中的一种。焊接孔扩大型节点即通过采用较长的焊接孔如图9所示，使节点破坏模式转变为梁翼缘的局部屈曲，降低对接焊缝发生脆性破坏的可能，对节点延性有较大的改善作用，而且对节点的承载力影响也较小，制作工艺也与传统的节点基本相同，是一种比较理想的节点。
实验结果表明，焊接孔扩大型节点可以有效地降低梁柱连接面处的对接焊缝和焊接孔切角端的塑性应变和三轴应力水平，从而减小了这两个薄弱环节开裂以及导致梁翼缘脆性破坏的可能性。不但缓解应力集中,而且使节点破坏模式转变为梁翼缘的局部屈曲，降低了对接焊缝发生脆性破坏的可能，对节点延性有较大的改善。但焊接孔长度过长将导致节点延性降低和梁侧向稳定的丧失，在设计上是应考虑对焊接孔区段内梁段的平面外稳定进行验算
4 梁柱节点设计原则
各种改进形式都带来施工上的不便和材料上的浪费，因而其经济性显然不如传统形式高。从经济适用的原则看，不应因噎废食，对所有梁柱连接都采取改进形式，造成不必要的浪费。不同的结构体系可以选用不同大小的结构体系承载力调整系数值，从而对梁柱节点的塑性转动能力有不同的要求，因而栓焊混合连接仍可以按照的一定的方式得到应用。
另外,现行抗震规范中采用的承载力抗震调整系数γRE对不同钢构件和连接取值不一致，使得“强节点弱杆件”的抗震设计原则很难满足，给设计带来困难，因此在工程界和学术界引起广泛的关注和热烈的讨论。所以这里建议取统一值或取消。
在提出梁柱刚性连接抗震设计建议之前，首先讨论一下抗震设计原则。对于结构，我国采用“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计原则,具体落实到设计规范上采用按小震设计、按大震验算的方法。这一原则和相应的方法同样适用于指导梁柱连接的设计，针对强震中发现的钢结构脆性断裂现象，本文认为钢结构连接的抗震设计原则应为“小震不坏，大震能确保被连接构件充分具有延性而不断裂”，设计方法上仍采取按小震弹性设计，按大震弹塑性验算。但由于梁柱连接的受力和变形条件非常复杂，目前仍难以仅通过分析手段来保证
节点的延性。美国联邦紧急管理署的报告FEMA350建议，对于几种已有较多试验结果的节点形式可以认为它有可靠的延性，而对于其他节点形式需要通过试验来验证其延性是否达到规范的要求。考虑到我国国情，不宜按UBC1997那样强制要求进行节点试验,而宜采用FEMA350的规定方式。
按照抗震概念设计，地震烈度越高，对结构的延性要求也越高，因而在连接形式的选用应与地震烈度联系起来，基于上述考虑，提出如下梁柱刚性连接的抗震设计建议:
（1）连接形式
7度区：采用传统形式
8度区：采用传统形式或采用改进形式
9度区：采用改进形式
其中：
传统形式：栓焊连接；
传统改进形式：现场腹板补焊，工厂全焊外伸段；
改进形式：加强板或狗骨式。
（2）验算公式
小震S≤R /γR
大震R u≥α*R p
其中R u—连接断裂(抗弯、抗剪)承载力
R p—构件屈服承载力
α—安全系数
（3）材料要求
采用Q235和Q345
增加冲击韧性要求。
5 总结
钢框架梁端的焊接部位及其周围在地震中常因应力大、变形集中而破坏,为了防止节点的脆性破坏,设计人员要充分了解节点的破坏形式、受力原理，按“强柱弱梁”、“强连接弱构件”进行设计计算，使节点能够完全传递被连接板件的弯矩和剪力，充分发挥钢材的塑性性能，保证钢框架节点在地震作用下不发生脆性破坏。这就要就设计人员从细节构造出发，必须排除在常规的等截面梁上未经任何加强或削弱就直接与柱连接的做法,合理确定构造,以有效改变应力大、变形集中的状况,同时应保证施工质量,确保框架结构在地震作用下的整体抗震安全性能。
参考文献：
References:
[1] 聂正春，李明全. 钢结构节点抗震措施简述. 四川建筑，2010
[2] 陈晓光. 钢结构抗震设计浅谈. 建筑与结构设计，2008
[3] 马辉. 钢框架梁端翼缘扩翼型和侧板加强型节点有限元分析. 青岛理工硕士论文，2010
[4] 王燕等.钢框架翼缘削弱型和扩翼型节点受力性能研究. 力学与实践，2010
[5] 孙作海. 高层钢结构抗震研究. 民营科技，2011
[6] 周群，王燕. 狗骨式节点翼缘削弱深度的取值研究. 钢结构，2007
[7] 李国强，孙飞飞. 关于钢结构抗震存在的问题及建议. 地震工程与工程振动，2006
[8] 陈晓峰等. 关于钢结构抗震设计的探讨. 建筑结构，2009
[9] 沈祖炎. 关于钢结构抗震设计方法的讨论与建议. 建筑结构，2009
[10] 彭观寿. 基于性能的钢结构抗震. 钢结构，2007
[11] 阳勇波. 两种钢框架节点抗震工法比较. 山西建筑，2005
[12] 郑玉峰. 浅析钢结构抗震设计. 建筑科学，2011
[13] 代江. 对钢框架结构节点抗震设计思想的分析. 山西建筑，2012
[14] 蒋定为. 钢框架盖板-腋加强型节点受力性能及抗震分析. 兰州理工大学硕士论文，2012
[15] 黄伟. 钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计. 山西建筑，2007
[16] 郭兵. 钢框架梁柱端板连接节点的抗震设计方法. 土木工程学报，2004
[17] 何琼芳. 钢框架梁柱刚性节点的抗震. 广东建材，2009
[18] 黄艳. 钢框架梁柱新型抗震节点设计. 工程建设与管理，2008
[19] 王喜堂. 钢框架栓焊梁柱连接节点的抗震设计. 四川建筑科学研究，2008
[20] 姚国春. 抗震钢框架节点的设计和材料断裂韧度要求的讨论. 焊接，2001
[21] 杨庆山. 梁腹板开圆孔的钢框架抗震节点. 中国安全科学学报，2005
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浅析多高层钢结构抗震概念设计
目录 【摘要】 (1) 【Abstract】 (2) 一、概念设计的含义 (3) 二、概念设计的意义 (3) 三、多高层钢结构的抗震概念设计要求 (3) 四、结构选型 (5) 五、结构平面布置 (6) （1）建筑型状力求简单规则 (6) （2）建筑平立面的刚度和质量分布力求对称均匀 (6) 六、节点设计的基本原则 (8) 七、保证结构的延性抗震能力 (9) 参考文献 (11)
浅析多高层钢结构的抗震概念设计 【摘要】 钢结构的强度高、延性好、重量轻，抗震性能好。总体来说，在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小。由于，地震的不确定性，及地震的不可预测性，总结震害经验发现：对于抗震设计来说，“概念设计”远比“计算设计”更重要。然而抗震设计的重要性和丰富内涵往往在严格的规范规定和一体化的程序设计中被淡化了。本文从震害分析，概念设计中的结构，钢结构节点设计等方面阐述钢结构的抗震概念设计。 【关键词】多高层钢结构建筑概念设计结构选型抗震设计
Seismic concept design of high-rise steel structure 【Abstract】 Steel structure high strength, good ductility, light weight, good seismic performance. Generally speaking, in the same site conditions, intensity, earthquake damage to buildings of steel structure houses are small compared with reinforced concrete structure. Because of the uncertainty, earthquakes, and earthquake can be unpredictable, summarize the earthquake experience showed that: for the seismic design, the concept of "design" is far more important than "design". However, the importance of the seismic design and rich connotation in program design often strict norms and integration was weakened. In this paper, from the analysis of the damage of the structure, in the concept design, the seismic concept design of steel structure of steel structure joint design etc. 【Key words】High-rise steel structure building Conceptual design Selection of structureSeismic design
钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计
钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计 摘要：本文主要探讨了钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计。 关键词：钢框架结构；梁柱；刚性连接节点；抗震设计 1引言 在钢框架结构的设计过程中，梁柱刚性节点的设计是其中一项重要的设计内容，梁柱刚性节点设计工作是否合理和可行，对钢框架结构稳定性产生着重要的影响，因此要做好梁柱刚性节点的设计工作，为钢框架结构的稳定性提供保障。在社会生产力不断发展和进步的基础上，钢结构的使用范围和使用数量都呈现着逐渐上涨的趋势。为了给建筑工程的经济效益和社会效益提供保障，要将钢结构梁柱刚性节点的设计工作落实到位。 2钢结构梁柱节点的基本特性 2.1刚性连接点 为了使构件原本的力学特征得到保留，对于连接节点位置的完全连接性，要使其不发生任何变化，避免连接节点的完全连接形受到影响。使用这种构造，可以保证构件之间的夹角保持稳定的夹角度数，保证构件具有一定的承载能力，也为构建的连接强度提供保障。 2.2半刚性连接节点 对于半刚性连接节点而言，一般情况下，要使其承载能力不小于构件的承载能力，但是由于受到一些因素的影响，例如：半刚性节点的连接方法不恰当、细部构造设计不合理等等，导致半刚性连接节点的弹性刚度不理性，即其弹性刚度没有构件的弹性刚度好，因此在实际的情况中，一般不会使用半刚性连接节点的设计方式。 2.3铰接连接节点 对于铰接连接节点而言，从理论的角度考虑，铰接连接节点对于弯矩的情况，则完全不能够承担，所以在构件拼接连接的过程中，通常都不会使用铰接连接节点的设计方式。一般情况下，在构件端部连接的过程中会使用铰接连接，例如：柱脚之间的连接和梁之间的连接等等。 2.4螺栓连接计算
钢结构节点
1.梁与柱的刚性连接 (1)梁与柱刚性连接的构造形式有三种，如图所示： (2)梁与柱的连接节点计算时，主要验算以下内容： ①梁与柱连接的承载力 ②柱腹板的局部抗压承载力和柱翼缘板的刚度 ③梁柱节点域的抗剪承载力 (3)梁与柱刚性连接的构造 ①框架梁与工字形截面柱和箱形截面柱刚性连接的构造: 框架梁与柱刚性连接 ②工字形截面柱和箱形截面柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时，构造措施有两种： 柱带悬臂梁段与框架梁连接
梁与柱刚性连接时，按抗震设防的结构，柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内，柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝，应采用全熔透坡口焊缝。 (4)改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施 ①骨形连接 骨形连接是通过削弱梁来保护梁柱节点。 骨形连接 梁端翼缘加焊楔形盖板 梁端翼缘加焊楔形盖板 在不降低梁的强度和刚度的前提下，通过梁端翼缘加焊楔形盖板。 (5)工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接 当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时，应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板，其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝，竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。主梁与柱的现场连接如图所示。 2梁与柱的铰接连接
(1)梁与柱的铰接连接分为：仅梁腹板连接、仅梁翼缘连接： 仅梁腹板连接仅梁翼缘连接 柱上伸出加劲板与梁腹板相连梁与柱用双盖板 相连 （2）柱在弱轴与梁铰接连接分为：柱上伸出加劲板与梁腹板相连、梁与柱用双盖板相连 柱的拼接节点一般都是刚接节点，柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外，一般宜在框架梁上方1.3m左右。考虑运输方便及吊装条件等因素，柱的安装单元一般采用三层一根，长度10～12m 左右。根据设计和施工的具体条件，柱的拼接可采取焊接或高强度螺栓连接。 按非抗震设计的轴心受压柱或压弯柱，当柱的弯矩较小且不产生拉力的情况下，柱的上下端应铣平顶紧，并与柱轴线垂直。柱的25％的轴力和弯矩可通过铣平端传递，此时柱的拼接节点可按75％的轴力和弯矩及全部剪力设计。抗震设计时，柱的拼接节点按与柱截面等强度原则设计。 非抗震设计时的焊缝连接，可采用部分熔透焊缝，坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚度的 1/2。有抗震设防要求的焊缝连接，应采用全熔透坡口焊缝。
钢框架结构毕业设计
钢框架结构毕业设计 【篇一：钢框架结构计算书-毕业设计】 摘要 摘要 该计算书为滨岛医疗中心门诊楼建筑方案及钢框架结构设计计算书，本设计依据建筑方案及给出的结构类型。参照规范有《建筑结构荷 载规范》（gb 50009-2012）、《建筑抗震规范》（gb 50011-2010）、《混凝土结构规范》（gb 50010-2010）、《钢结构设计 规范》（gb 50017-2003）等。完成设计内容有：建筑方案、结构平 面布置、结构计算简图确定、荷载统计、内力计算、内力组合、主、次梁、柱选取及布置连接截面验算以及节点设计、楼梯设计、基础 设计、工程概预算。结构类型为钢框架结构，梁、柱为钢梁、钢柱，板为组合楼板，柱脚采用埋入式，楼梯为板式钢筋混凝土楼梯、基 础采用锥形独立基础。本计算书中列出了框架在恒荷载、活荷载、 地震荷载、风荷载作用下的弯矩、剪力、轴力图以及内力组合表。 关键词结构设计；钢框架；独立基础；医用建筑 燕山大学本科生毕业设计（论文） abstract the calculations for the bindao medical center clinic building steel frame building solutions and design calculations, based on the design and construction program structure given type. design process based on structural loads standard (gb50009-2012) determine the structure of the load, in accordance with the seismic design of buildings (gb50011-2010), design of steel structures (gb50017-2003) and the relevant requirements for structural design and calculation. the main work to complete the structure diagram layout and calculation of the identification, load statistics, internal force calculation and combination of primary and secondary beams and floor cross-section design and checking, node connection design, staircase design, basic design as well as project budget.type of structure is steel frame structure, beams, columns of steel beams, steel columns, plates of composite slabs, column foot buried, reinforced concrete slab staircase stairs, independent foundation with a tapered base. meanwhile, the calculations in the framework of the book lists the dead load, live load,
框架结构的构造设计
框架结构的构造设计 框架结构的构造分为非抗震构造和抗震构造，而抗震构造又与框架结构的抗震等级有关。框架结构梁柱的有关构造规定在《混凝土结构设计规范》GB500102002、《建筑抗震设计规范》GB500112002、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ32002以及《全国民用建筑工程设计技术措施》结构篇中有非常严格和详尽的表述。其中有相当多的条款属于强制性条文。在本节中不作重复，仅对几个有关的概念作如下阐述： （1）在框架梁的水平加腋：规范规定框架梁柱中心线宜重合，否则应考虑偏心对梁柱节点核心区和结构的不利影响，以及对柱的偏心影响。非抗震及6至8度抗震设计时，梁柱中心线间的偏心距不宜大于柱在该方向宽度的1/4，否则可采取水平加腋措施。 （2）抗震结构中，框架梁沿梁全长顶面和底面至少应配置各两根纵向钢筋。主要是考虑在水平地震作用时，楼面可能无活荷载，而梁端弯矩变号点比有活荷载时向跨中延伸；非抗震时，考虑活荷载不利布置时梁端弯矩变号点也会向跨中延伸。 （3）框架梁不设弯起钢筋，全部剪力由箍筋和混凝土承担。 （4）框架柱轴压比及限值：柱轴压比Nμ指柱考虑地震作用组合的轴力设计值（N）与柱全截面面积（cA）和混凝土轴心抗压强度设计值乘积（cf）的比值：框架结构在抗震设计结构中的柱轴压比限值见表4-12.四级抗震以及非抗震时一般采用1.05. （5）框架梁、柱节点在非抗震设计和抗震设计时的构造。式中：al为非抗震时受拉钢筋最小锚固长度。aEl抗震设计时受拉钢筋最小锚固长度，按下式采用：①一、二级抗震等级：aEl=1.15al②三级抗震等级：aEl=1.05al③四级抗震等级：aEl=1.0al当梁、柱配筋率较高时，顶层端节点处的梁上部钢筋和柱外侧纵向钢筋的搭接也可以沿柱外边设置。 （6）框架梁、柱的纵向受拉钢筋最大、最小配筋率非抗震设计的框架梁，纵向受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.2和45，取二者中的较大值，最大配筋率按相对受压界限值确定（详见《混凝土结构设计原理》相关章节）。抗震设计的框架梁，梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率为2.5%，最小配筋率按抗震等级分别取值。框架柱的全截面全部纵向钢筋的配筋率在非抗震时不应大于6%，抗震设计时不应大于5%；最小配筋率按表4-14采用，且柱每一侧的纵向钢筋配筋率不应小于0.2%. （7）柱的体积配筋率vρ是指单位体积核心区混凝土内所含箍筋的比例。 以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
钢结构节点图
钢结构节点图 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
门式刚架横梁与立柱连接节点，可采用端板竖放、平放和斜放三种形式（图、b 、c ）。斜梁与刚架柱连接节点的受拉侧，宜采用端板外伸式，与斜梁端板连接的柱的翼缘部位应与端板等厚度；斜梁拼接时宜使端板与构件外边缘垂直 （图），应采用外伸式连接，并使翼缘内外螺栓群中心与翼缘中心重合或接近。 屋面梁与摇摆柱连接节点应设计成铰接节点，采用端板横放的顶接连接方式（图）。 屋面梁与混凝土柱采用锚栓连接（图），该连接节点应为铰接节点，锚栓及底板设计同铰接柱脚。 吊车梁承受动力荷载，其构造和连接节点须满足以下规定： 4 吊车梁与制动梁的连接，可采用高强度摩擦型螺栓连接或焊接。吊车梁与刚架上柱的 (a) 端板竖放 (b)端板平放 (c)端板斜放 (d)斜梁拼接 图 刚架连接节点 图 屋面梁和混凝土柱连接节点 (a) (b) (a) (b) (c) 图 屋面梁和摇摆柱连接节点
连接处宜设长圆孔（图）；吊车梁与牛腿处垫板采用焊接连接（图）；吊车梁之间应采用高强螺栓连接。 用于支承吊车梁的牛腿可做成等截面，当也可做成变截面（图）；柱在牛腿上下翼缘的相应位置处应设置横向加劲肋；为保证传力均匀，在牛腿上翼缘吊车梁支座处应设置垫板，垫板与牛腿上翼缘连接采用围焊；为避免较大的局部承压应力，在吊车梁支座对应的牛腿腹板处应设置横向加劲肋。 牛腿与柱连接处承受剪力V 和弯矩 GB50017 在设有夹层的结构中，夹层梁与柱可采用刚接，也可采用铰接（图）。当采用刚接连接时，夹层梁翼缘与柱翼缘应采用全熔透焊接，而腹板可采用高强螺栓与柱 图 吊车梁连接节点 (a) 吊车梁与上柱连接 (b) 吊车梁与牛腿连接 图 牛腿节点 (a)等截面牛腿 (b)变截面牛腿
(完整版)建筑结构抗震设计整理
《建筑结构抗震设计》期末考试复习题 一、名词解释 (1)地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量； (2)地震震级：表示地震本身大小的尺度，是按一次地震本身强弱程度而定的等级； (3)地震烈度：表示地震时一定地点地面振动强弱程度的尺度； (4)震中：震源在地表的投影； (5)震中距：地面某处至震中的水平距离； (6)震源：发生地震的地方； (7)震源深度：震源至地面的垂直距离； (8)极震区：震中附近的地面振动最剧烈，也是破坏最严重的地区； (9)等震线：地面上破坏程度相同或相近的点连成的曲线； (10)建筑场地：建造建筑物的地方，大体相当于一个厂区、居民小区或自然村； (11)沙土液化：处于地下水位以下的饱和砂土和粉土在地震时有变密的趋势，使孔隙水的压 力急剧上升，造成土颗粒局部或全部将处于悬浮状态，形成了犹如“液化”的现象，即称为 场地土达到液化状态； (12)结构的地震反应：地震引起的结构运动； (13)结构的地震作用效应：由地震动引起的结构瞬时内力、应力应变、位移变形及运动加速 度、速度等；(14)地震系数：地面运动最大加速度与重力加速度的比值； (15)动力系数：单质点体系最大绝对加速度与地面运动最大加速度的比值； (16)地震影响系数：地震系数与动力系数的乘积； (17)振型分解法：以结构的各阶振型为广义坐标分别求出对应的结构地震反应，然后将对应 于各阶振型的结构反应相组合，以确定结构地震内力和变形的方法，又称振型叠加法； (18)基本烈度：在设计基准期（我国取50年）内在一般场地条件下，可能遭遇超越概率（10％）的地震烈度。 (19)设防烈度：按国家规定权限批准的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。 (20)罕遇烈度：50年期限内相应的超越概率2％~3％，即大震烈度的地震。 (21)设防烈度 (22)多道抗震防线：一个抗震结构体系，有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的 结构构件连接起来协同作用； (24)鞭梢效应； (25)楼层屈服强度系数； (26)重力荷载代表值：建筑抗震设计用的重力性质的荷载，为结构构件的永久荷载（包括自 重）标准值和各种竖向可变荷载组合值之和； (27)等效总重力荷载代表值：单质点时为总重力荷载代表值，多质点时为总重力荷载代表值 的85%； (28)轴压比：名义轴向应力与混凝土抗压强度之比； (29)强柱弱梁：使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求；(30)非结构部件：指在结构分析 中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧向力的部件 二、简答题 1.抗震设防的目标是什么？实现此目标的设计方法是什么？ 答：目标是对建筑结构应具有的抗震安全性能的总要求。我国《抗震规范》提出了三水准的
钢结构节点计算
“梁梁拼接全螺栓刚接”节点计算书==================================================================== 计算软件：MTS钢结构设计系列软件MTSTool v3.5.0.0 计算时间：2012年12月02日16:53:51 ==================================================================== H1100梁梁拼接全螺栓刚接 一. 节点基本资料 节点类型为：梁梁拼接全螺栓刚接 梁截面：H-1100*400*20*34，材料：Q235 左边梁截面：H-1100*400*20*34，材料：Q235 腹板螺栓群：10.9级-M20 螺栓群并列布置：10行；行间距70mm；2列；列间距70mm； 螺栓群列边距：50 mm，行边距50 mm 翼缘螺栓群：10.9级-M20 螺栓群并列布置：2行；行间距70mm；4列；列间距70mm； 螺栓群列边距：45 mm，行边距50 mm 腹板连接板：730 mm×345 mm，厚：16 mm 翼缘上部连接板：605 mm×400 mm，厚：22 mm 翼缘下部连接板：605 mm×170 mm，厚：24 mm 梁梁腹板间距为：a=5mm 节点前视图如下： 节点下视图如下：
二. 荷载信息 设计内力：组合工况内力设计值 工况N(kN) Vx(kN) My(kN·m) 抗震 组合工况1 0.0 115.4 152.3 否组合工况2 0.0 135.4 172.3 是 三. 验算结果一览 验算项数值限值结果 承担剪力(kN) 6.77 最大126 满足 列边距(mm) 50 最小33 满足 列边距(mm) 50 最大88 满足 外排列间距(mm) 70 最大176 满足中排列间距(mm) 70 最大352 满足列间距(mm) 70 最小66 满足 行边距(mm) 50 最小44 满足 行边距(mm) 50 最大88 满足 外排行间距(mm) 70 最大176 满足中排行间距(mm) 70 最大352 满足行间距(mm) 70 最小66 满足 净截面剪应力比0.066 1 满足净截面正应力比0.000 1 满足净面积(cm^2) 163 最小162 满足 承担剪力(kN) 8.93 最大140 满足 极限受剪(kN·m) 9450 最小7670 满足列边距(mm) 45 最小44 满足 列边距(mm) 45 最大88 满足
浅析钢结构抗震耗能节点设计原理
浅析钢结构抗震耗能节点设计原理 摘要：钢结构建筑现已广泛应用，钢结构作为具有良好的抗震性能的结构形式 也得到了业界的普遍认可。钢结构的节点连接性能的好坏对钢结构整体的性能起 关键性作用。本文通过对钢结构节点的构造特点以及破坏机理的分析，概括了节 点在抗震方面的处理措施，以便使得钢结构工程更具有安全性、稳定性、经济性、实用性，并对节点抗震原理的分析为新型抗震节点的出现提供基础。 关键词：钢结构；耗能节点；设计原则 我国地大物博，铁矿资源丰富，我国从建国以来，钢铁冶炼行业迅速发展，钢铁 产量、钢铁质量、钢铁种类不断地增加。钢铁行业的发展为钢结构建筑的建设提 供了原料基础。钢材的连接技术不断地更新，使得钢材连接在现实中的效率更高。相比混凝土结构，钢结构对环境污染小，废弃料还可另做处理。其次，钢结构有 着强度较高，自身重量小，塑性韧性良好，施工操作简易，结构形式灵活多样， 支持标准化生产等优点。再次，对于钢结构建筑相比其他建筑结构的抗震性能都 要高。因此钢结构建筑得到了业界的普遍认可。钢结构体系中的节点性能对结构 体系中的各项性能指标起关键性作用。我国处在欧亚地震带与环太平洋地震带之间，新中国成立以来也发生过强烈地震，对人民的财产和生活都带来了巨大损失。如今建筑结构设计对抗震的重视度越来越高。而在钢结构抗震设计中，节点的设 计验算起关键作用，抗震节点设计的是否合理，直接关系到整体结构的安全合理性。 1.节点抗震设计思路 钢结构节点处受力相对比较复杂，同时节点的连接方式的不同对节点承载力 的影响也不同。当今抗震的设计是土木工程设计中的重要内容。地震作用对于钢 结构会产生节点破坏。因此，钢结构节点的抗震设计目的就是要减小地震作用对 结构的影响程度，争取实现小震不坏，中震可修，大震不倒。钢结构节点应该具 有较强的耗能能力。抗震节点的设计应好好利用滞回能力。钢结构节点设计准则 要遵循“强化节点，弱化构件”的这一思路。同时加强结构的抗震效果还需调整钢 材端部的截面，特别是钢结构建筑中的梁端截面。通常措施如下：(1)加强梁端部 的截面；(2)局部削弱梁截面；(3)梁端腹板部分开槽；(4) 应用狗骨式与梁端加强 式相结合的做法。以上的措施目的实际是为避免在强烈地震作用下，可能导致焊 缝连接处破坏，回避应力集中，让结构可以发生延性破坏。节点局部的加强不应 比梁的强度还要高。当然无论节点还是梁、柱，所有的设计都应先满足构造规范 要求。 2.当前的设计做法 2.1梁端加强型 梁端加强型节点法是通过扩大梁端的有效面积和梁端截面的焊缝面积。其工 作原理实质为：由于梁端面积比梁端附近面积大，梁端的承载能力比梁端附近承 载能力大。在荷载作用时，梁端附近先行进入屈服阶段，使其比梁端先达到塑性 阶段。梁端附近会比梁端先破坏，从达到保护梁端节点的效果，避免发生节点破坏。通常的施工方法为加盖板。 2.2狗骨型抗震节点 狗骨型节点法是在业界比较普遍认可的节点方式。狗骨型节点法的抗震机理
浅析钢结构抗震性能的设计
浅析钢结构抗震性能的设计 摘要：钢结构在建筑行业得到了迅速发展，随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，钢结构的抗震性能也不断的受到设计、施工等各方面的检验，文章通过对钢结构的特点、抗震性能等方面进行阐述，总结了目前建筑行业钢结构抗震设计的方法。 关键词：钢结构；建筑抗震；设计 引言 随着国民经济的快速发展以及人民生活水平的日益提高，钢结构已经广泛的应用在建筑行业，包括工业厂房、大跨度公共建筑、民用住宅等。钢结构在我国已经得到初步的发展，因其材料和结构形式的特点，钢结构具有建筑功能分区的可变性强、房屋自重轻、抗震性能优越、生产自动化施工装配化程度高和造价低综合经济效益好等优点。但推广和应用钢结构还需解决一系列的问题，实际设计和施工还存在不少争议和问题。这些都急需解决，以利于钢结构在我国健康快速持续发展。 一、钢结构的种类和特点 1、钢结构的种类 钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构5大子类。 钢结构在各项工程建设中的应用极为广泛，如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机构等。 2、钢结构的特点 2.1、钢结构自重较轻 2.2、钢结构工作的可靠性较高 2.3、钢材的抗振（震）性、抗冲击性好 2.4、钢结构制造的工业化程度较高
如何做好钢结构设计之节点设计
如何做好钢结构设计——节点设计 七.节点设计 节点的设计应该遵循简洁，可靠，便于施工的原则，并且要考虑当前的施工水平。发达国家的钢结构节点多考虑尽量用高强度螺栓，少用焊接，因为他们的人工费用很高，工厂加工的机械化程度和精度较高。而目前我们还达不到这一点，还是安装螺栓加焊接用得多。这是中国的特色。因此很多情况不能照搬国外。下面介绍的是笔者在工作中经常遇到的节点问题，力求对新手有所启发和帮助，偏重于构造，具体计算，都有章可循，就不赘述了。 7.1 柱脚 柱脚有多种形式，一般考虑与基础嵌固比较合适，近几年的实践证明，插入式的柱脚是一种比较好的形式。无论是设计，还是施工，都很简单。尽管有时材料会稍多一些，但如考虑加工及安装费用的节省，可能总的造价还低一些。另外还可以免去交叉施工时对地脚螺栓防护的烦恼。有一些参考图集中，柱脚要求预先焊上抗剪栓钉，笔者认为大可不必，除非是柱子受到极大的拉力。但柱脚下部加焊一块底板是必要的，一是便于找平，二是可以增加嵌固的能力，二次浇灌层的厚度宜>100mm，便于找平。按抗震规范的要求，凡是考虑抗震设防，柱脚插入深度应是两倍柱高。 7.2 操作平台 小尺寸的操作平台(如长向尺寸<5米)，应按一个构件整体考虑为好，在现场地面上将整个平台焊好，然后再安装到支乘构件上，不必将平台中的每一个小梁都考虑为一个构件在高空进行现场拼装。
梁与梁的连接最常用到的是铰接。一角一板几乎是中国的经典连接方式，见图10中的(a)，角钢是在工厂焊在主梁上的，它除了起连接作用外，还有定位的作用。板是用安装螺栓临时固定在次梁上，在现场用三道焊缝将次梁连接于主梁上，因此，有两条工厂焊缝，有三条工地焊缝，不可混淆。在次梁与主梁为斜交的情况，角钢的一个肢要弯折，不如改成两个板的连接，此时，位于主梁上的定位板还可以兼作加劲肋，如(b)所示。这个节点要注意，如果是用高强度螺栓连接，次梁与主梁腹板的间隙s不小于20mm即可，但是如果采用焊接，考虑施焊的可行，s则必须大于70mm，再加上螺栓的孔距80mm，因此梁要160mm以上才行。如果次梁不是太大的话，不如采用如(d)所示的节点，更为简单。许多设计手册更喜欢如(c)所示的节点，理由是次梁传来的剪力的作用点离腹板近，因此附加弯矩小一些，其实除非是主梁位于边跨，如果是中间，再考虑有铺板的情况，这一附加弯矩是很小的。如(d)所示的节点可以节省次梁材料，且加工，安装都很方便。 事实上，上面的连接都不是真正的铰接，两条垂直焊缝可以传递不小的弯矩，因此考虑次梁的剪力所产生的附加弯矩可能在大多数情况下没有什么实际意义。工程中经常遇到弯矩不大的悬臂梁，如休息平台梁，习惯的做法是在两个梁的上部加焊一条钢板，这样做铺设平台钢板的时候，要切口，而且如果是上翼缘宽度较小小型槽钢梁，钢条的尺寸会很小，此时可以用(e)的做法，简单省事。
钢框架-中心支撑结构体系设计浅析
钢框架-中心支撑结构体系设计浅析 摘要：通过具体工程实例对钢框架-中心支撑结构体系进行分析，并进一步探讨钢框架-中心支撑结构体系的结构布置、结构分析、特殊构件与节点设计，以供设计参考。 关键词：钢框架-中心支撑；弹性时程分析；支撑与梁柱节点 1工程概况 某管理中心办公楼，地下1层，地上17层，建筑高度69.3m，标准层层高3.9m，总建筑面积44440m2。地下一层为车库及设备用房，地上部分主要功能为办公及会议，标准层结构平面布置见图1。 图1标准层结构平面布置图 工程抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度0.05g，II类场地。按百年一遇风荷载取值，基本风压0.45kN/m2，地面粗糙度B类。 2结构体系与布置 主体结构采用钢框架-中心支撑体系，方(或矩形)钢管混凝土柱、H型钢梁及H型钢支撑。地下一层钢框架外包混凝土形成钢骨混凝土结构，支撑下部的地下室部分改为钢筋混凝土剪力墙，基础采用独立基础加防水板。 建筑标准层平面长82m，宽28.2m，长宽比约为2.9，长宽比相对较大。中部为公用区域，左右两边各有一个采光天井，天井外侧仅有3.2m宽楼板相连。根据建筑平面，最终确定的标准层结构平面布置见图1。利用中部公用区域布置六榀、组合成两个槽型的支撑框架(位置见图1中的ZC-1、ZC-2)。考虑到建筑平面两侧楼板透空，仅在端部有部分楼板相连，使得部分框架不能连成整体，以致结构两侧刚度大大降低，扭转效应显著，在③、轴布置两榀混合支撑框架(位置见图1中的ZC-3)，以提高结构两端的刚度。各榀支撑框架立面见图2。结合建筑门洞口位置，ZC-1、ZC-2分别采用人字形支撑和V字形支撑。ZC-3上部为迭层混合空腹桁架；为满足建筑使用功能，支撑在五层向两侧框架进行转换，且转换后采用越层单斜杆支撑。为实现建筑主入口处门厅大空间要求，⑦、⑧轴框架局部抽柱并采用转换桁架进行托柱转换，⑦、⑧轴框架立面简图见图3。中部公用区域在、轴和、轴之间因设备管线布置及建筑净高要求，除个别楼层外无法设置钢梁(见图1、3)，为更好地协调各部分框架协同受力，增加结构整体性，楼板厚度设计为140mm，并采用双层双向配筋，同时在建筑端部透空楼板外的相连部分板中设斜向抗剪钢筋以增强其受力性能。
浅析高层建筑钢结构抗震设计要点
浅析高层建筑钢结构抗震设计要点 提高高层建筑钢结构抗震性能是增强高层建筑安全性的主要方式，这样可以提高高层建筑的质量，也能增强高层建筑的保存年限。建筑行业想要使高层建筑钢结构抗震性能得到提升，需要对高层建筑钢结构抗震设计要点进行了解和研究，并分析高层建筑未来设计方向。本文对高层建筑钢结构抗震设计要点进行分析，并结合高层建筑抗震设计理念，为我国建筑行业提供研究方向。 标签：高层建筑；钢结构；抗震设计 一、引言 随着对地震灾害的重视，建筑行业开始研究房屋的抗震性，通过提高建筑质量的方式减少地震灾害中人员的伤亡以及财产的损失。因为高层建筑存在体积大、工程大等特点，所以对高层建筑钢结构进行抗震设计需要考虑很多因素，需要设计师的专业技能和建筑物团队的实践经验。 二、高层建筑钢结构抗震设计原则 （一）合理规划建筑区域 现代科技发达，建筑团队可以通过使用地震检测仪器判断地震频发区域，为保障建筑团队的人身安全和居民的人身安全，建筑团队需合理规划建筑区域，避免选择有地震发生趋势的地区，避免造成较大的安全隐患。对普通地区进行建筑区域选择时，建筑团队需对人口密集处建筑逃生通道，保证人民的生命安全和出行安全。合理规划建筑区域是建筑团队需做好的前期工作，其会影响高层建筑的整体防震性，并对未来城市的规划建设起着重要的作用。 （二）选择合适的建筑设计方案 建筑团队需根据选择的建筑区域合理规划建筑设计方案。建筑团队需要根据所选区域的地理条件和天气状况，决定高层建筑的楼层高低，完成对高层建筑钢结构框架的建设。建筑设计方案的内容需体现每个区域的作用，避免造成区域浪费，也可提高高层建筑的功能。建筑团队可以聘请专业的钢结构设计师完成钢结构设计工作，也可以参考国内外众多高层建筑的设计方案，对设计的精髓进行掌握和学习，最主要是结合建筑区域的各种条件选择适合完成建筑施工的设计方案。 （三）重视高层建筑钢结构体系 高层建筑钢结构是维持高层建筑稳定性的重要基础，建筑团队需重视高层建筑钢结构的建设，为建筑建立良好的框架。建筑团队想顺利完成高层建筑钢结构的建设，需要从材料选择和方案确立两个方面入手，建筑团队需要选择优质的钢
建筑结构抗震设计习题
《建筑结构抗震设计》习题集 一．填空题 1．地震按其成因可划分为（）、（）、（）和（）四种类型。 2．地震按地震序列可划分为（）、（）和（）。 3．地震按震源深浅不同可分为（）、（）、（）。 4．地震波可分为（）和（）。 5．体波包括（）和（）。 6．纵波的传播速度比横波的传播速度（）。 7．造成建筑物和地表的破坏主要以（）为主。 8．地震强度通常用（）和（）等反映。 9．震级相差一级，能量就要相差（）倍之多。 10．一般来说，离震中愈近，地震影响愈（），地震烈度愈（）。 11．建筑的设计特征周期应根据其所在地的（）和（）来确定。 12．设计地震分组共分（）组，用以体现（）和（）的影响。 13．抗震设防的依据是（）。 14．关于构造地震的成因主要有（）和（）。 15．地震现象表明，纵波使建筑物产生（），剪切波使建筑物产生（），而面波使建筑物既产生（）又产生（）。 16．面波分为（）和（）。 17．根据建筑使用功能的重要性，按其受地震破坏时产生的后果，将建筑分为（）、（）、（）、（）四个抗震设防类别。 18．《规范》按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地划分为对建筑抗震（）、（）和（）的地段。 19．我国《抗震规范》指出建筑场地类别应根据（）和（）划分为四类。20．饱和砂土液化的判别分分为两步进行，即（）和（）。 21．可液化地基的抗震措施有（）、（）和（）。 22．场地液化的危害程度通过（）来反映。 23．场地的液化等级根据（）来划分。 24．桩基的抗震验算包括（）和（）两大类。 25．目前，工程中求解结构地震反应的方法大致可分为两种，即（）和（）。26．工程中求解自振频率和振型的近似方法有（）、（）、（）、（）。 27．结构在地震作用下，引起扭转的原因主要有（）和（）两个。 28．建筑结构抗震验算包括（）和（）。 29．结构的变形验算包括（）和（）。 30．一幢房屋的动力性能基本上取决于它的（）和（）。 31．结构延性和耗能的大小，决定于构件的（）及其（）。 32．（）是保证结构各部件在地震作用下协调工作的必要条件。 33．选择结构体系，要考虑（）和（）的关系。 34．选择结构体系时，要注意选择合理的（）及（）。 35．地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守（）、（）、（）、（）等设计原则。36．在工程手算方法中，常采用（）和（）进行水平地震作用下框架内力的分析。37．竖向荷载下框架内力近似计算可采用（）和（）。 38．影响梁截面延性的主要因素有（）、（）、（）、（）、（）和（）等。