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建筑抗震设计标准

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G.1.3

钢支撑-混凝土框架结构的结构布置,应符合下列要求:

   1 钢支撑框架应在结构的两个主轴方向同时设置。

   2 钢支撑宜上下连续布置,当受建筑方案影响无法连续布置时,宜在邻跨延续布置。

   3 钢支撑宜采用交叉支撑,也可采用人字支撑或V形支撑;采用单支撑时,两方向的斜杆应基本对称布置。

   4 钢支撑在平面内的布置应避免导致扭转效应;钢支撑之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比,宜符合本规范6.1.6条对抗震墙间距的要求;楼梯间宜布置钢支撑。

   5 底层的钢支撑框架按刚度分配的地震倾覆力矩应大于结构总地震倾覆力矩的50%。

条文说明

G.1.3 本条规定了钢支撑-混凝土框架结构不同于钢支撑结构、混凝土框架结构的设计要求,主要参照混凝土框架-抗震墙结构的要求,将钢支撑框架在整个结构中的地位类比于混凝土框架-抗震墙结构中的抗震墙。

G.1. 4

钢支撑-混凝土框架结构的抗震计算,尚应符合下列要求:

   1 结构的阻尼比不应大于0.045,也可按混凝土框架部分和钢支撑部分在结构总变形能所占的比例折算为等效阻尼比。

   2 钢支撑框架部分的斜杆,可按端部铰接杆计算。当支撑斜杆的轴线偏离混凝土柱轴线超过柱宽1/4时,应考虑附加弯矩。

   3 混凝土框架部分承担的地震作用,应按框架结构和支撑框架结构两种模型计算,并宜取二者的较大值。

   4 钢支撑-混凝土框架的层间位移限值,宜按框架和框架-抗震墙结构内插。

条文说明

 G.1.4 混合结构的阻尼比,取决于混凝土结构和钢结构在总变形能中所占比例的大小。采用振型分解反应谱法时,不同振型的阻尼比可能不同。当简化估算时,可取0.045。
按照多道防线的概念设计,支撑是第一道防线,混凝土框架需适当增大按刚度分配的地震作用,可取两种模型计算的较大值。

G.1.5-G.1.6

G.1.5 钢支撑与混凝土柱的连接构造,应符合本规范第9.1节关于单层钢筋混凝土柱厂房支撑与柱连接的相关要求。钢支撑与混凝土梁的连接构造,应符合连接不先于支撑破坏的要求。

G.1.6 钢支撑-混凝土框架结构中,钢支撑部分尚应按本规范第8章、现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定进行设计;钢筋混凝土框架部分尚应按本规范第6章的规定进行设计。

G.2 钢框架-钢筋混凝土核心筒结构

G.2.1

抗震设防烈度为6~8度且房屋高度超过本规范第6.1.1条规定的混凝土框架-核心筒结构最大适用高度时,可采用钢框架-混凝土核心筒组成抗侧力体系的结构。

   按本节要求进行抗震设计时,其适用的最大高度不宜超过本规范第6.1.1条钢筋混凝土框架-核心筒结构最大适用高度和本规范第8.1.1条钢框架-中心支撑结构最大适用高度二者的平均值。超过最大适用高度的房屋,应进行专门研究和论证,采取有效的加强措施。

条文说明

G.2.1 我国的钢框架-钢筋混凝土核心筒,由钢筋混凝土筒体承担主要水平力,其适用高度应低于高层钢结构而高于钢筋混凝土结构,参考《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2002第11章的规定,其最大适用高度不大于二者的平均值。

G.2.2

钢框架-混凝土核心筒结构房屋应根据设防类别、烈度和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级,钢框架部分仍按本规范第8.1.3条确定,混凝土部分应比本规范第6.1.2条的规定提高一个等级(8度时应高于一级)。

条文说明

G.2.2 本条抗震等级的划分,基本参照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2002的第11章和本规范第6.1.2、8.1.3条的规定。

G.2.3

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构房屋的结构布置,尚应符合下列要求:

   1 钢框架-核心筒结构的钢外框架梁、柱的连接应采用刚接;楼面梁宜采用钢梁。混凝土墙体与钢梁刚接的部位宜设置连接用的构造型钢。

   2 钢框架部分按刚度计算分配的最大楼层地震剪力,不宜小于结构总地震剪力的10%。当小于10%时,核心筒的墙体承担的地震作用应适当增大;墙体构造的抗震等级宜提高一级,一级时应适当提高。

   3 钢框架-核心筒结构的楼盖应具有良好的刚度并确保罕遇地震作用下的整体性。楼盖应采用压型钢板组合楼盖或现浇钢筋混凝土楼板,并采取措施加强楼盖与钢梁的连接。当楼面有较大开口或属于转换层楼面时,应采用现浇实心楼盖等措施加强。

   4 当钢框架柱下部采用型钢混凝土柱时,不同材料的框架柱连接处应设置过渡层,避免刚度和承载力突变。过渡层钢柱计入外包混凝土后,其截面刚度可按过渡层下部型钢混凝土柱和过渡层上部钢柱二者截面刚度的平均值设计。

条文说明

  G.2.3 本条规定了钢框架-钢筋混凝土核心筒结构体系设计中不同于混凝土结构、钢结构的一些基本要求:
1 近年来的试验和计算分析,对钢框架部分应承担的最小地震作用有些新的认识:框架部分承担一定比例的地震作用是非常重要的,如果钢框架部分按计算分配的地震剪力过少,则混凝土、筒体的受力状态和地震下的表现与普通钢筋混凝土结构几乎没有差别,甚至混凝土墙体更容易破坏。
清华大学土木系选择了一幢国内的钢框架-混凝土核心筒结构,变换其钢框架部分和混凝土核心筒的截面尺寸,并将它们进行不同组合,分析了共20个截面尺寸互不相同的结构方案,进行了在地震作用下的受力性能研究和比较,提出了钢框架部分剪力分担率的设计建议。
考虑钢框架-钢筋混凝土核心筒的总高度大于普通的钢筋混凝土框架-核心筒房屋,为给混凝土墙体留有一定的安全储备,规定钢框架按刚度分配的最小地震作用。当小于规定时,混凝土筒承担的地震作用和抗震构造均应适当提高。
2 钢框架柱的应力一般较高,而混凝土墙体大多由位移控制,墙的应力较低,而且两种材料弹性模量不等,此外,混凝土存在徐变和收缩,因此会使钢框架和混凝土筒体间存在较大变形。为了其差异变形不致使结构产生过大的附加内力,国外这类结构的楼盖梁大多两端都做成铰接。我国的习惯做法是,楼盖梁与周边框架刚接,但与钢筋混凝土墙体做成铰接,当墙体内设置连接用的构造型钢时,也可采用刚接。
3 试验表明,混凝土墙体与钢梁连接处存在局部弯矩及轴向力,但墙体平面外刚度较小,很容易出现裂缝;设置构造型钢有助于提高墙体的局部性能,也便于钢结构的安装。
4 底部或下部楼层用型钢混凝土柱,上部楼层用钢柱,可提高结构刚度和节约钢材,是常见的做法。阪神地震表明,此时应避免刚度突变引起的破坏,设置过渡层使结构刚度逐渐变化,可以减缓此种效应。
5 要使钢框架与混凝土核心筒能协同工作,其楼板的刚度和大震作用下的整体性是十分重要的,本条要求其楼板应采用现浇实心板。

G.2.4

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的抗震计算,尚应符合下列要求:

   1 结构的阻尼比不应大于0.045,也可按钢筋混凝土筒体部分和钢框架部分在结构总变形能所占的比例折算为等效阻尼比。

   2 钢框架部分除伸臂加强层及相邻楼层外的任一楼层按计算分配的地震剪力应乘以增大系数,达到不小于结构底部总地震剪力的20%和框架部分计算最大楼层地震剪力1.5倍二者的较小值,且不少于结构底部地震剪力的15%。由地震作用产生的该楼层框架各构件的剪力、弯矩、轴力计算值均应进行相应调整。

   3 结构计算宜考虑钢框架柱和钢筋混凝土墙体轴向变形差异的影响。

   4 结构层间位移限值,可采用钢筋混凝土结构的限值。

条文说明

  G.2.4 本条规定了抗震计算中,不同于钢筋混凝土结构的要求:
1 混合结构的阻尼比,取决于混凝土结构和钢结构在总变形能中所占比例的大小。采用振型分解反应谱法时,不同振型的阻尼比可能不同。必要时,可参照本规范第10章关于大跨空间钢结构与混凝土支座综合阻尼比的换算方法确定,当简化估算时,可取0.045。
2 根据多道抗震防线的要求,钢框架部分应按其刚度承担一定比例的楼层地震力。
按美国IBC 2006规定,凡在设计时考虑提供所需要的抵抗地震力的结构部件所组成的体系均为抗震结构体系。其中,由剪力墙和框架组成的结构有以下三类:①双重体系是“抗弯框架(moment frame)具有至少提供抵抗25%设计力(design forces)的能力,而总地震抗力由抗弯框架和剪力墙按其相对刚度的比例共同提供”;由中等抗弯框架和普通剪力墙组成的双重体系,其折减系数R=5.5,不许用于加速度大于0.20g的地区。②在剪力墙-框架协同体系中,“每个楼层的地震力均由墙体和框架按其相对刚度的比例并考虑协同工作共同承担”;其折减系数也是R=5.5,但不许用于加速度大于0.13g的地区。③当设计中不考虑框架部分承受地震力时,称为房屋框架(building frame)体系;对于普通剪力墙和建筑框架的体系,其折减系数R=5,不许用于加速度大于0.20g的地区。
关于双重体系中钢框架部分的剪力分担率要求,美国UBC85已经明确为“不少于所需侧向力的25%”,在UBC97是“应能独立承受至少25%的设计基底剪力”。我国在2001抗震规范修订时,第8章多高层钢结构房屋的设计规定是“不小于钢框架部分最大楼层地震剪力的1.8倍和25%结构总地震剪力二者的较小值”。考虑到混凝土核心筒的刚度远大于支撑钢框架或钢筒体,参考混凝土核心筒结构的相关要求,本条规定调整后钢框架承担的剪力至少达到底部总剪力的15%。

G.2.5

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构房屋中的钢结构、混凝土结构部分尚应按本规范第6章、第8章和现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017及现行有关行业标准的规定进行设计。



附录H 多层工业厂房抗震设计要求


H.1 钢筋混凝土框排架结构厂房

H.1.1

本节适用于由钢筋混凝土框架与排架侧向连接组成的侧向框排架结构厂房、下部为钢筋混凝土框架上部顶层为排架的竖向框排架结构厂房的抗震设计。当本节未作规定时,其抗震设计应按本规范第6章和第9.1节的有关规定执行。

条文说明

  H.1.1 多层钢筋混凝土厂房结构特点:柱网为(6~12)m、跨度大,层高高(4~8)m,楼层荷载大(10~20)kN/m2,可能会有错层,有设备振动扰力、吊车荷载,隔墙少,竖向质量、刚度不均匀,平面扭转。框排架结构是多、高层工业厂房的一种特殊结构,其特点是平面、竖向布置不规则、不对称,纵向、横向和竖向的质量分布很不均匀,结构的薄弱环节较多;地震反应特征和震害要比框架结构和排架结构复杂,表现出更显著的空间作用效应,抗震设计有特殊要求。

H.1.2

框排架结构厂房的框架部分应根据烈度、结构类型和高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。

   不设置贮仓时,抗震等级可按本规范第6章确定;设置贮仓时,侧向框排架的抗震等级可按现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191的规定采用,竖向框排架的抗震等级应按本规范第6章框架的高度分界降低4m确定。

   注:框架设置贮仓,但竖壁的跨高比大于2.5,仍按不设置贮仓的框架确定抗震等级。

条文说明

H.1.2 为减少与国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191重复,本附录主要针对上下排列的框排架的特点予以规定。针对框排架厂房的特点,其抗震措施要求更高。震害表明,同等高度设有贮仓的比不设贮仓的框架在地震中破坏的严重。钢筋混凝土贮仓竖壁与纵横向框架柱相连,以竖壁的跨高比来确定贮仓的影响,当竖壁的跨高比大于2.5时,竖壁为浅梁,可按不设贮仓的框架考虑。

H.1.3

厂房的结构布置,应符合下列要求:

   1 厂房的平面宜为矩形,立面宜简单、对称。

   2 在结构单元平面内,框架、柱间支撑等抗侧力构件宜对称均匀布置,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力产生突变。

   3 质量大的设备不宜布置在结构单元的边缘楼层上,宜设置在距刚度中心较近的部位;当不可避免时宜将设备平台与主体结构分开,或在满足工艺要求的条件下尽量低位布置。

条文说明

H.1.3 对于框排架结构厂房,如在排架跨采用有檩或其他轻屋盖体系,与结构的整体刚度不协调,会产生过大的位移和扭转,为了提高抗扭刚度,保证变形尽量趋于协调,使排架柱列与框架柱列能较好地共同工作,本条规定目的是保证排架跨屋盖的水平刚度;山墙承重属结构单元内有不同的结构形式,造成刚度、荷载、材料强度不均衡,本条规定借鉴单层厂房的规定和震害调查制订。

H.1.4

竖向框排架厂房的结构布置,尚应符合下列要求:

   1 屋盖宜采用无檩屋盖体系;当采用其他屋盖体系时,应加强屋盖支撑设置和构件之间的连接,保证屋盖具有足够的水平刚度。

   2 纵向端部应设屋架、屋面梁或采用框架结构承重,不应采用山墙承重;排架跨内不应采用横墙和排架混合承重。

   3 顶层的排架跨,尚应满足下列要求:

       1)排架重心宜与下部结构刚度中心接近或重合,多跨排架宜等高等长;

       2)楼盖应现浇,顶层排架嵌固楼层应避免开设大洞口,其楼板厚度不宜小于150mm;

       3)排架柱应竖向连续延伸至底部;

       4)顶层排架设置纵向柱间支撑处,楼盖不应设有楼梯间或开洞;柱间支撑斜杆中心线应与连接处的梁柱中心线汇交于一点。

H.1.5

竖向框排架厂房的地震作用计算,尚应符合下列要求:

   1 地震作用的计算宜采用空间结构模型,质点宜设置在梁柱轴线交点、牛腿、柱顶、柱变截面处和柱上集中荷载处。

   2 确定重力荷载代表值时,可变荷载应根据行业特点,对楼面活荷载取相应的组合值系数。贮料的荷载组合值系数可采用0.9。

   3 楼层有贮仓和支承重心较高的设备时,支承构件和连接应计及料斗、贮仓和设备水平地震作用产生的附加弯矩。该水平地震作用可按下式计算:

条文说明

 H.1.5 在地震时,成品或原料堆积楼面荷载、设备和料斗及管道内的物料等可变荷载的遇合概率较大,应根据行业特点和使用条件,取用不同的组合值系数;厂房除外墙外,一般内隔墙较少,结构自振周期调整系数建议取0.8~0.9;框排架结构的排架柱,是厂房的薄弱部位或薄弱层,应进行弹塑性变形验算;高大设备、料斗、贮仓的地震作用对结构构件和连接的影响不容忽视,其重力荷载除参与结构整体分析外,还应考虑水平地震作用下产生的附加弯矩。式(H.1.5)为设备水平地震作用的简化计算公式。

H.1.6

竖向框排架厂房的地震作用效应调整和抗震验算,应符合下列规定:

   1 一、二、三、四级支承贮仓竖壁的框架柱,按本规范第6.2.2、6.2.3、6.2.5条调整后的组合弯矩设计值、剪力设计值尚应乘以增大系数,增大系数不应小于1.1。

   2 竖向框排架结构与排架柱相连的顶层框架节点处,柱端组合的弯矩设计值应按第6.2.2条进行调整,其他顶层框架节点处的梁端、柱端弯矩设计值可不调整。

   3 顶层排架设置纵向柱间支撑时,与柱间支撑相连排架柱的下部框架柱,一、二级框架柱由地震引起的附加轴力应分别乘以调整系数1.5、1.2;计算轴压比时,附加轴力可不乘以调整系数。

   4 框排架厂房的抗震验算,尚应符合下列要求:

       1)8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时,框排架结构的排架柱及伸出框架跨屋顶支承排架跨屋盖的单柱,应进行弹塑性变形验算,弹塑性位移角限值可取1/30。

       2)当一、二级框架梁柱节点两侧梁截面高度差大于较高梁截面高度的25%或500mm时,尚应按下式验算节点下柱抗震受剪承载力:

条文说明

  H.1.6 支承贮仓竖壁的框架柱的上端截面,在地震作用下如果过早屈服,将影响整体结构的变形能力。对于上述部位的组合弯矩设计值,在第6章规定基础上再增大1.1倍。
与排架柱相连的顶层框架节点处,框架梁端、柱端组合的弯矩设计值乘以增大系数,是为了提高节点承载力。排架纵向地震作用将通过纵向柱间支撑传至下部框架柱,本条参照框支柱要求调整构件内力。
竖向框排架结构的排架柱,是厂房的薄弱部位,需进行弹塑性变形验算。
针对框排架厂房节点两侧梁高通常不等的特点,为防止柱端和小核芯区剪切破坏,提出了高差大于大梁25%或500mm时的承载力验算公式。

H.1.7

竖向框排架厂房的基本抗震构造措施尚应符合下列要求:

   1 支承贮仓的框架柱轴压比不宜超过本规范表6.3.6中框架结构的规定数值减少0.05。

   2 支承贮仓的框架柱纵向钢筋最小总配筋率应不小于本规范表6.3.7中对角柱的要求。

   3 竖向框排架结构的顶层排架设置纵向柱间支撑时,与柱间支撑相连排架柱的下部框架柱,纵向钢筋配筋率、箍筋的配置应满足本规范第6.3.7条中对于框支柱的要求;箍筋加密区取柱全高。

   4 框架柱的剪跨比不大于1.5时,应符合下列规定:

       1)箍筋应按提高一级抗震等级配置,一级时应适当提高箍筋的要求;

       2)框架柱每个方向应配置两根对角斜筋(图H.1.7),对角斜筋的直径,一、二级框架不应小于20mm和18mm,三、四级框架不应小于16mm;对角斜筋的锚固长度,不应小于40倍斜筋直径。

   

5 框架柱段内设置牛腿时,牛腿及上下各500mm范围内的框架柱箍筋应加密;牛腿的上下柱段净高与柱截面高度之比不大于4时,柱箍筋应全高加密。

条文说明

 H.1.7 框架柱的剪跨比不大于1.5时,为超短柱,破坏为剪切脆性型破坏。抗震设计应尽量避免采用超短柱,但由于工艺使用要求,有时不可避免(如有错层等情况),应采取特殊构造措施。在短柱内配置斜钢筋,可以改善其延性,控制斜裂缝发展。

H.1.8

侧向框排架结构的结构布置、地震作用效应调整和抗震验算,以及无檩屋盖和有檩屋盖的支撑布置,应分别符合现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191的有关规定。

H.2 多层钢结构厂房

H.2.1

  本节适用于钢结构的框架、支撑框架、框排架等结构体系的多层厂房。本节未作规定时,多层部分可按本规范第8章的有关规定执行,其抗震等级的高度分界应比本规范第8.1节规定降低10m;单层部分可按本规范第9.2节的规定执行。

条文说明

 H.2.1 考虑多层厂房受力复杂,其抗震等级的高度分界比民用建筑有所降低

H.2.2

多层钢结构厂房的布置,除应符合本规范第8章的有关要求外,尚应符合下列规定:

   1 平面形状复杂、各部分构架高度差异大或楼层荷载相差悬殊时,应设防震缝或采取其他措施。当设置防震缝时,缝宽不应小于相应混凝土结构房屋的1.5倍。

   2 重型设备宜低位布置。

   3 当设备重量直接由基础承受,且设备竖向需要穿过楼层时,厂房楼层应与设备分开。设备与楼层之间的缝宽,不得小于防震缝的宽度。

   4 楼层上的设备不应跨越防震缝布置;当运输机、管线等长条设备必须穿越防震缝布置时,设备应具有适应地震时结构变形的能力或防止断裂的措施。

   5 厂房内的工作平台结构与厂房框架结构宜采用防震缝脱开布置。当与厂房结构连接成整体时,平台结构的标高宜与厂房框架的相应楼层标高一致。

条文说明

  H.2.2 当设备、料斗等设备穿过楼层时,由于各楼层梁的竖向挠度难以同步,如采用分层支承,则各楼层结构的受力不明确。同时,在水平地震作用下,各层的层间位移对设备、料斗产生附加作用效应,严重时可损坏设备。  
细而高的设备必须借助厂房楼层侧向支承才能稳定,楼层与设备之间应采用能适应层间位移差异的柔性连接。  
装料后的设备、料斗总重心接近楼层的支承点处,是为了降低设备或料斗的地震作用对支承结构所产生的附加效应。

H.2.3

多层钢结构厂房的支撑布置,应符合下列要求:

   1 柱间支撑宜布置在荷载较大的柱间,且在同一柱间上下贯通;当条件限制必须错开布置时,应在紧邻柱间连续布置,并宜适当增加相近楼层或屋面的水平支撑或柱间支撑搭接一层,确保支撑承担的水平地震作用可靠传递至基础。

   2 有抽柱的结构,应适当增加相近楼层、屋面的水平支撑,并在相邻柱间设置竖向支撑。

   3 当各榀框架侧向刚度相差较大、柱间支撑布置又不规则时,采用钢铺板的楼盖,应设置楼盖水平支撑。

   4 各柱列的纵向刚度宜相等或接近

条文说明

 H.2.3 结构布置合理的支撑位置,往往与工艺布置冲突,支撑布置难以上下贯通,支撑平面布置错位。在保证支撑能把水平地震作用通过适当的途径,可靠地传递至基础前提下,支撑位置也可不设置在同一柱间。

H.2.4

厂房楼盖宜采用现浇混凝土的组合楼板,亦可采用装配整体式楼盖或钢铺板,尚应符合下列要求:

   1 混凝土楼盖应与钢梁有可靠的连接。

   2 当楼板开设孔洞时,应有可靠的措施保证楼板传递地震作用。


H.2.5

框排架结构应设置完整的屋盖支撑,尚应符合下列要求:

   1 排架的屋盖横梁与多层框架的连接支座的标高,宜与多层框架相应楼层标高一致,并应沿单层与多层相连柱列全长设置屋盖纵向水平支撑。

   2 高跨和低跨宜按各自的标高组成相对独立的封闭支撑体系。

H.2.6

多层钢结构厂房的地震作用计算,尚应符合下列规定:

   1 一般情况下,宜采用空间结构模型分析;当结构布置规则,质量分布均匀时,亦可分别沿结构横向和纵向进行验算。现浇钢筋混凝土楼板,当板面开孔较小且用抗剪连接件与钢梁连接成为整体时,可视为刚性楼盖。

   2 在多遇地震下,结构阻尼比可采用0.03~0.04;在罕遇地震下,阻尼比可采用0.05。

   3 确定重力荷载代表值时,可变荷载应根据行业的特点,对楼面检修荷载、成品或原料堆积楼面荷载、设备和料斗及管道内的物料等,采用相应的组合值系数。

   4 直接支承设备、料斗的构件及其连接,应计入设备等产生的地震作用。一般的设备对支承构件及其连接产生的水平地震作用,可按本附录第H.1.5条的规定计算;该水平地震作用对支承构件产生的弯矩、扭矩,取设备重心至支承构件形心距离计算。

条文说明

  H.2.6 本条与2001规范相比,主要增加关于阻尼比的规定:  
在众值烈度的地震作用下,结构处于弹性阶段。根据33个冶金钢结构厂房用脉动法和吊车刹车进行大位移自由衰减阻尼比测试结果,钢结构厂房小位移阻尼比为0.012~0.029之间,平均阻尼比0.018;大位移阻尼比为0.0188~0.0363之间,平均阻尼比0.026。与本规范第8.2.2条协调,规定多遇地震作用计算的阻尼比取0.03~0.04。板件宽厚比限值的选择计算的阻尼比也取此值。当结构经受强烈地震作用(如中震、大震等)时,考虑到结构已可能进入非弹性阶段,结构以延性耗能为主。因此,罕遇地震分析的阻尼比可适当取大一些。

H.2.7

多层钢结构厂房构件和节点的抗震承载力验算,尚应符合下列规定:

   1 按本规范式(8.2.5)验算节点左右梁端和上下柱端的全塑性承载力时,框架柱的强柱系数,一级和地震作用控制时,取1.25;二级和1.5倍地震作用控制时,取1.20;三级和2倍地震作用控制时,取1.10。

   2 下列情况可不满足本规范式(8.2.5)的要求:

       1)单层框架的柱顶或多层框架顶层的柱顶;

       2)不满足本规范式(8.2.5)的框架柱沿验算方向的受剪承载力总和小于该楼层框架受剪承载力的20%;且该楼层每一柱列不满足本规范式(8.2.5)的框架柱的受剪承载力总和小于本柱列全部框架柱受剪承载力总和的33%。

   3 柱间支撑杆件设计内力与其承载力设计值之比不宜大于0.8;当柱间支撑承担不小于70%的楼层剪力时,不宜大于0.65。

条文说明

  H.2.7 “强柱弱梁”抗震概念,考虑的不仅是单独的梁柱连接部位,在更大程度上是反映结构的整体性能。多层工业厂房中,由于工艺设备布置的要求,有时较难做到“强柱弱梁”要求,因此,应着眼于结构整体的角度全面考虑和计算分析。  
对梁柱节点左右梁端和上下柱端的全塑性承载力的验算要求,比本规范第8.2.5条增加两种例外情况:  
①单层或多层结构顶层的低轴力柱,弹塑性软弱层的影响不明显,不需要满足要求。  
②柱列中允许占一定比例的柱,当轴力较小而足以限制其在地震下出现不利反应且仍有可接受的刚度时,可不必满足强柱弱梁要求(如在厂房钢结构的一些大跨梁处、民用建筑转换大梁处)。条文中的柱列,指一个单线柱列或垂直于该柱列方向平面尺寸10%范围内的几列平行的柱列。

H.2.8

多层钢结构厂房的基本抗震构造措施,尚应符合下列规定:

   1 框架柱的长细比不宜大于150;当轴压比大于0.2时,不宜大于125(1—0.8N/Af)。

   2 厂房框架柱、梁的板件宽厚比,应符合下列要求:

       1)单层部分和总高度不大于40m的多层部分,可按本规范第9.2节规定执行;

       2)多层部分总高度大于40m时,可按本规范第8.3节规定执行。

   3 框架梁、柱的最大应力区,不得突然改变翼缘截面,其上下翼缘均应设置侧向支承,此支承点与相邻支承点之间距应符合现行《钢结构设计规范》GB 50017中塑性设计的有关要求。

   4 柱间支撑构件宜符合下列要求:

       1)多层框架部分的柱间支撑,宜与框架横梁组成X形或其他有利于抗震的形式,其长细比不宜大于150;

       2)支撑杆件的板件宽厚比应符合本规范第9.2节的要求。

   5 框架梁采用高强度螺栓摩擦型拼接时,其位置宜避开最大应力区(1/10梁净跨和1.5倍梁高的较大值)。梁翼缘拼接时,在平行于内力方向的高强度螺栓不宜少于3排,拼接板的截面模量应大于被拼接截面模量的1.1倍。

   6 厂房柱脚应能保证传递柱的承载力,宜采用埋入式、插入式或外包式柱脚,并按本规范第9.2节的规定执行。

条文说明

 H.2.8 框架柱长细比限值大小对钢结构耗钢量有较大影响。构件长细比增加,往往误解为承载力退化严重。其实,这时的比较对象是构件的强度承载力,而不是稳定承载力。构件长细比属于稳定设计的范畴(实质上是位移问题)。构件长细比愈大,设计可使用的稳定承载力则愈小。在此基础上的比较表明,长细比增加,并不表现出稳定承载力退化趋势加重的迹象。  
显然,框架柱的长细比增大,结构层间刚度减小,整体稳定性降低。但这些概念上已由结构的最大位移限值、层间位移限值、二阶效应验算以及限制软弱层、薄弱层、平面和竖向布置的抗震概念措施等所控制。美国AISC钢结构规范在提示中述及受压构件的长细比不应超过200,钢结构抗震规范未作规定;日本BCJ抗震规范规定柱的长细比不得超过200。条文参考美国、欧洲、日本钢结构规范和抗震规范,结合我国钢结构设计习惯,对框架柱的长细比限值作出规定。    
当构件长细比不大于125(弹塑性屈曲范围)时,长细比的钢号修正项才起作用。  
抗侧力结构构件的截面板件宽厚比,是抗震钢结构构件局部延性要求的关键指标。板件宽厚比对工程设计的耗钢量影响很大。考虑多层钢结构厂房的特点,其板件宽厚比的抗震等级分界,比民用建筑降低10m。  
多层钢结构厂房的支撑布置往往受工艺要求制约,故增大其地震组合设计值。为避免出现过度刚强的支撑而吸引过多的地震作用,其长细比宜在弹性屈曲范围内选用。条文给出的柱间支撑长细比限值,下限值与欧洲规范的X形支撑、美国规范特殊中心支撑框架(SCBF)、日本规范的BB级支撑相当,上限值要稍严些。条文限定支撑长细比下限值的原因是,长细比在部分弹塑性屈曲范围(60≤λ≤125图示暂不可用)中心受压构件,表现为承载力值不稳定,滞回环波动大。

附录J 单层厂房横向平面排架地震作用效应调整


J.1 基本自振周期的调整

J.1.1按平面排架计算厂房的横向地震作用时,排架的基本自振周期应考虑纵墙及屋架与柱连接的固结作用,可按下列规定进行调整:

   1 由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架,有纵墙时取周期计算值的80%,无纵墙时取90%;

   2 由钢筋混凝土屋架或钢屋架与砖柱组成的排架,取周期计算值的90%;

   3 由木屋架、钢木屋架或轻钢屋架与砖柱组成排架,取周期计算值。

J.2 排架柱地震剪力和弯矩的调整系数

J.2.1 钢筋混凝土屋盖的单层钢筋混凝柱厂房,按本规范第J.1.1条确定基本自振周期且按平面排架计算的排架柱地震剪力和弯矩,当符合下列要求时,可考虑空间工作和扭转影响,并按本规范第J.2.3条的规定调整:

   1 7度和8度;

   2 厂房单元屋盖长度与总跨度之比小于8或厂房总跨度大于12m;

   3 山墙的厚度不小于240mm,开洞所占的水平截面积不超过总面积50%,并与屋盖系统有良好的连接;

   4 柱顶高度不大于15m。

   注:1 屋盖长度指山墙到山墙的间距,仅一端有山墙时,应取所考虑排架至山墙的距离;

       2 高低跨相差较大的不等高厂房,总跨度可不包括低跨。

J.2.2 钢筋混凝土屋盖和密铺望板瓦木屋盖的单层砖柱厂房,按本规范第J.1.1条确定基本自振周期且按平面排架计算的排架柱地震剪力和弯矩,当符合下列要求时,可考虑空间工作,并按本规范第J.2.3条的规定调整:

   1 7度和8度;

   2 两端均有承重山墙;

   3 山墙或承重(抗震)横墙的厚度不小于240mm,开洞所占的水平截面积不超过总面积50%,并与屋盖系统有良好的连接;

   4 山墙或承重(抗震)横墙的长度不宜小于其高度;

   5 单元屋盖长度与总跨度之比小于8或厂房总跨度大于12m。

   注:屋盖长度指山墙到山墙或承重(抗震)横墙的间距。

J.2.3 排架柱的剪力和弯矩应分别乘以相应的调整系数,除高低跨度交接处上柱以外的钢筋混凝土柱,其值可按表J.2.3—1采用,两端均有山墙的砖柱,其值可按表J.2.3—2采用。

J.2.5 钢筋混凝土柱单层厂房的吊车梁顶标高处的上柱截面,由起重机桥架引起的地震剪力和弯矩应乘以增大系数,当按底部剪力法等简化计算方法计算时,其值可按表J.2.5采用。

附录K 单层厂房纵向抗震验算


K.1 单层钢筋混凝土柱厂房纵向抗震计算的修正刚度法

K.1.1 纵向基本自振周期的计算。

按本附录计算单跨或等高多跨的钢筋混凝土柱厂房纵向地震作用时,在柱顶标高不大于15m且平均跨度不大于30m时,纵向基本周期可按下列公式确定:

   1 砖围护墙厂房,可按下式计算:

K.1.2 柱列地震作用的计算。

   1 等高多跨钢筋混凝土屋盖的厂房,各纵向柱列的柱顶标高处的地震作用标准值,可按下列公式确定:

2 等高多跨钢筋混凝土屋盖厂房,柱列各吊车梁顶标高处的纵向地震作用标准值,可按下式确定:

K.2 单层钢筋混凝土柱厂房柱间支撑地震作用效应及验算

K.2.1 斜杆长细比不大于200的柱间支撑在单位侧力作用下的水平位移,可按下式确定:

K.2.2 长细比不大于200的斜杆截面可仅按抗拉验算,但应考虑压杆的卸载影响,其拉力可按下式确定:

K.2.3 无贴砌墙的纵向柱列,上柱支撑与同列下柱支撑宜等强设计。

K.3 单层钢筋混凝土柱厂房柱间支撑端节点预埋件的截面抗震验算

K.3.1 柱间支撑与柱连接节点预埋件的锚件采用锚筋时,其截面抗震承载力宜按下列公式验算:


K.4 单层砖柱厂房纵向抗震计算的修正刚度法

K.4.1 本节适用于钢筋混凝土无檩或有檩屋盖等高多跨单层砖柱厂房的纵向抗震验算。

K.4.2 单层砖柱厂房的纵向基本自振周期可按下式计算:

K.4.3 单层砖柱厂房纵向总水平地震作用标准值可按下式计算:

K.4.4 沿厂房纵向第s柱列上端的水平地震作用可按下式计算:


附录L 隔震设计简化计算和砌体结构隔震措施


L.1 隔震设计的简化计算

L.1.1 多层砌体结构及与砌体结构周期相当的结构采用隔震设计时,上部结构的总水平地震作用可按本规范式(5.2.1—1)简化计算,但应符合下列规定:

   1 水平向减震系数,宜根据隔震后整个体系的基本周期,按下式确定:

2 与砌体结构周期相当的结构,其水平向减震系数宜根据隔震后整个体系的基本周期,按下式确  定:

L.1.4 当隔震支座的平面布置为矩形或接近于矩形,但上部结构的质心与隔震层刚度中心不重合时,隔震支座扭转影响系数可按下列方法确定:

   1 仅考虑单向地震作用的扭转时(图L.1.4),扭转影响系数可按下列公式估计:

 对边支座,其扭转影响系数不宜小于1.15;当隔震层和上部结构采取有效的抗扭措施后或扭转周期小于平动周期的70%,扭转影响系数可取1.15。

   2 同时考虑双向地震作用的扭转时,扭转影响系数可仍按式(L.1.4—1)计算,但其中的偏心距值(e)应采用下列公式中的较大值替代:

L.1.5 砌体结构按本规范第12.2.5条规定进行竖向地震作用下的抗震验算时,砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数,宜按减去竖向地震作用效应后的平均压应力取值。

L.L.6 砌体结构的隔震层顶部各纵、横梁均可按承受均布荷载的单跨简支梁或多跨连续梁计算。均布荷载可按本规范第7.2.5条关于底部框架砖房的钢筋混凝土托墙梁的规定取值;当按连续梁算出的正弯矩小于单跨简支梁跨中弯矩的0.8倍时,应按0.8倍单跨简支梁跨中弯矩配筋。

L.2 砌体结构的隔震措施

L.2.1 当水平向减震系数不大于0.40时(设置阻尼器时为0.38),丙类建筑的多层砌体结构,房屋的层数、总高度和高宽比限值,可按本规范第7.1节中降低一度的有关规定采用。

L.2.2 砌体结构隔震层的构造应符合下列规定:

   1 多层砌体房屋的隔震层位于地下室顶部时,隔震支座不宜直接放置在砌体墙上,并应验算砌体的局部承压。

   2 隔震层顶部纵、横梁的构造均应符合本规范第7.5.8条关于底部框架砖房的钢筋混凝土托墙梁的要求。

L.2.3 丙类建筑隔震后上部砌体结构的抗震构造措施应符合下列要求:

   1 承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离及圈梁的截面和配筋构造,仍应符合本规范第7.1节和第7.3、7.4节的有关规定。

   2 多层砖砌体房屋的钢筋混凝土构造柱设置,水平向减震系数大于0.40时(设置阻尼器时为0.38),仍应符合本规范表7.3.1的规定;(7~9)度,水平向减震系数不大于0.40时(设置阻尼器时为0.38),应符合表L.2.3—1的规定。

   3 混凝土小砌块房屋芯柱的设置,水平向减震系数大于0.40时(设置阻尼器时为0.38),仍应符合本规范表7.4.1的规定;(7~9)度,当水平向减震系数不大于0.40时(设置阻尼器时为0.38),应符合表L.2.3—2的规定。

   4 上部结构的其他抗震构造措施,水平向减系数大于0.40时(设置阻尼器时为0.38)仍按本规范第7章的相应规定采用;(7~9)度,水平向减震系数不大于0.40时(设置阻尼器时为0.38),可按本规范第7章降低一度的相应规定采用。

附录M 实现抗震性能设计目标的参考方法


M.1 结构构件抗震性能设计方法

M.1.1

结构构件可按下列规定选择实现抗震性能要求的抗震承载力、变形能力和构造的抗震等级;整个结构不同部位的构件竖向构件和水平构件,可选用相同或不同的抗震性能要求:

   1 当以提高抗震安全性为主时,结构构件对应于不同性能要求的承载力参考指标,可按表M.1.1—1的示例选用。

2 当需要按地震残余变形确定使用性能时,结构构件除满足提高抗震安全性的性能要求外,不同性能要求的层间位移参考指标,可按表M.1.1—2的示例选用。    

3 结构构件细部构造对应于不同性能要求的抗震等级,可按表M.1.1—3的示例选用;结构中同一部位的不同构件,可区分竖向构件和水平构件,按各自最低的性能要求所对应的抗震构造等级选用。

条文说明

  M.1.1 本条依据震害,尽可能将结构构件在地震中的破坏程度,用构件的承载力和变形的状态做适当的定量描述,以作为性能设计的参考指标。  
关于中等破坏时构件变形的参考值,大致取规范弹性限值和弹塑性限值的平均值;构件接近极限承载力时,其变形比中等破坏小些;轻微损坏,构件处于开裂状态,大致取中等破坏的一半。不严重破坏,大致取规范不倒塌的弹塑性变形限值的90%。  
不同性能要求的位移及其延性要求,参见图28。从中可见,对于非隔震、减震结构,性能1,在罕遇地震时层间位移可按线性弹性计算,约为[△ue],震后基本不存在残余变形;性能2,震时位移小于2[△ue],震后残余变形小于0.5[△ue];性能3,考虑阻尼有所增加,震时位移约为(4~5)[△ue],按退化刚度估计震后残余变形约[△ue];性能4,考虑等效阻尼加大和刚度退化,震时位移约为(7~8)[△ue],震后残余变形约2[△ue]。

从抗震能力的等能量原理,当承载力提高一倍时,延性要求减少一半,故构造所对应的抗震等级大致可按降低一度的规定采用。延性的细部构造,对混凝土构件主要指箍筋、边缘构件和轴压比等构造,不包括影响正截面承载力的纵向受力钢筋的构造要求;对钢结构构件主要指长细比、板件宽厚比、加劲肋等构造。

M.1.2

结构构件承载力按不同要求进行复核时,地震内力计算和调整、地震作用效应组合、材料强度取值和验算方法,应符合下列要求:

   1 设防烈度下结构构件承载力,包括混凝土构件压弯、拉弯、受剪、受弯承载力,钢构件受拉、受压、受弯、稳定承载力等,按考虑地震效应调整的设计值复核时,应采用对应于抗震等级而不计入风荷载效应的地震作用效应基本组合,并按下式验算:


条文说明

    M.1.2 本条列出了实现不同性能要求的构件承载力验算表达式,中震和大震均不考虑地震效应与风荷载效应的组合。
设计值复核,需计入作用分项系数、抗力的材料分项系数、承载力抗震调整系数,但计入和不计入不同抗震等级的内力调整系数时,其安全性的高低略有区别。  
标准值和极限值复核,不计入作用分项系数、承载力抗震调整系数和内力调整系数,但材料强度分别取标准值和最小极限值。其中,钢材强度的最小极限值fu按《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99采用,约为钢材屈服强度的(1.35~1.5)倍;钢筋最小极限强度参照本规范第3.9.2条,取钢筋屈服强度fy的1.25倍;混凝土最小极限强度参照《混凝土结构设计规范》GB 50011—2002第4.1.3条的说明,考虑实际结构混凝土强度与试件混凝土强度的差异,取立方强度的0.88倍。

M.1.3

结构竖向构件在设防地震、罕遇地震作用下的层间弹塑性变形按不同控制目标进行复核时,地震层间剪力计算、地震作用效应调整、构件层间位移计算和验算方法,应符合下列要求:

   1 地震层间剪力和地震作用效应调整,应根据整个结构不同部位进入弹塑性阶段程度的不同,采用不同的方法。构件总体上处于开裂阶段或刚刚进入屈服阶段,可取等效刚度和等效阻尼,按等效线性方法估算;构件总体上处于承载力屈服至极限阶段,宜采用静力或动力弹塑性分析方法估算;构件总体上处于承载力下降阶段,应采用计入下降段参数的动力弹塑性分析方法估算。

   2 在设防地震下,混凝土构件的初始刚度,宜采用长期刚度。

   3 构件层间弹塑性变形计算时,应依据其实际的承载力,并应按本规范的规定计入重力二阶效应;风荷载和重力作用下的变形不参与地震组合。

   4 构件层间弹塑性变形的验算,可采用下列公式:

确定;整个结构中变形最大部位的竖向构件,轻微损坏可取中等破坏的一半,中等破坏可取本规范表5.5.1和表5.5.5规定值的平均值,不严重破坏按小于本规范表5.5.5规定值的0.9倍控制。

条文说明

   M.1.3 本条给出竖向构件弹塑性变形验算的注意事项。  
对于不同的破坏状态,弹塑性分析的地震作用和变形计算的方法也不同,需分别处理。  
地震作用下构件弹塑性变形计算时,必须依据其实际的承载力——取材料强度标准值、实际截面尺寸(含钢筋截面)、轴向力等计算,考虑地震强度的不确定性,构件材料动静强度的差异等等因素的影响,从工程的角度,构件弹塑性参数可仍按杆件模型适当简化,参照IBC的规定,建议混凝土构件的初始刚度取短期或长期刚度,至少按0.85EcI简化计算。  
结构的竖向构件在不同破坏状态下层间位移角的参考控制目标,若依据试验结果并扣除整体转动影响,墙体的控制值要远小于框架柱。从工程应用的角度,参照常规设计时各楼层最大层间位移角的限值,若干结构类型按本条正文规定得到的变形最大的楼层中竖向构件最大位移角限值,如表9所示。

M.2 建筑构件和建筑附属设备支座抗震性能设计方法

条文说明

    各类建筑构件在强烈地震下的性能,一般允许其损坏大于结构构件,在大震下损坏不对生命造成危害。固定于结构的各类机电设备,则需考虑使用功能保持的程度,如检修后照常使用、一般性修理后恢复使用、更换部分构件的大修后恢复使用等。
本附录的表M.2.2和表M.2.3来自2001规范第13.2.3条的条文说明,主要参考国外的相关规定。
关于功能系数,UBC97分1.5和1.0两档,欧洲规范分1.5、1.4、1.2、1.0和0.8五档,日本取1.0,2/3,1/2三档。本附录按设防类别和使用要求确定,一般分为三档,取≥1.4、1.0和0.6。
关于构件类别系数,美国早期的ATC-3分0.6、0.9、1.5、2.0、3.0五档,UBC97称反应修正系数,无延性材料或采用胶粘剂的锚固为1.0,其余分为2/3、1/3、1/4三档,欧洲规范分1.0和1/2两档。本附录分0.6、0.9、1.0和1.2四档。

M.2.1-M.2.3

M.2.1当非结构的建筑构件和附属机电设备按使用功能的专门要求进行性能设计时,在遭遇设防烈度地震影响下的性能要求可按表M.2.1选用


M.2.2 建筑围护墙、附属构件及固定储物柜等进行抗震性能设计时,其地震作用的构件类别系数和功能系数可参考表M.2.2确定。

M.2.3建筑附属设备的支座及连接件进行抗震性能设计时,其地震作用的构件类别系数和功能系数可参考表M.2.3确定。

M.3 建筑构件和建筑附属设备抗震计算的楼面谱方法

条文说明

   非结构抗震设计的楼面谱,即从具体的结构及非结构所在的楼层在地震下的运动(如实际加速度记录或模拟加速度时程)得到具体的加速度谱,体现非结构动力特性对所处环境(场地条件、结构特性、非结构位置等)地震反应的再次放大效果。对不同的结构或同一结构的不同楼层,其楼面谱均不相同,在与结构体系主要振动周期相近的若干周期段,均有明显的放大效果。下面给出北京长富宫的楼面谱,可以看到上述特点。
北京长富宫为地上25层的钢结构,前六个自振周期为3.45s、1.15s、0.66s、0.48s、0.46s、0.35s。采用随机振动法计算的顶层楼面反应谱如图29所示,说明非结构的支承条件不同时,与主体结构的某个振型发生共振的机会是较多的。

M.3.1-M.3.2

M.3.1非结构构件的楼面谱,应反映支承非结构构件的具体结构自身动力特性、非结构构件所在楼层位置,以及结构和非结构阻尼特性对结构所在地点的地面地震运动的放大作用。

   计算楼面谱时,一般情况,非结构构件可采用单质点模型;对支座间有相对位移的非结构构件,宜采用多支点体系计算。


M.3.2 采用楼面反应谱法时,非结构构件的水平地震作用标准值可按下列公式计算:

本规范用词说明

1 为了便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:

   1)表示很严格,非这样做不可的:

     正面词采用“必须”;反面词采用“严禁”;

   2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:

     正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”;

   3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先这样做的:

     正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”;

   4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准、规范执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。


引用标准名录

1 《建筑地基基础设计规范》GB 50007

2 《建筑结构荷载规范》GB 50009

3 《混凝土结构设计规范》GB 50010

4 《钢结构设计规范》GB 50017

5 《构筑物抗震设计规范》GB 50191

6 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204

7 《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223

8 《建筑边坡工程技术规范》GB 50330

9 《橡胶支座 第3部分:建筑隔震橡胶支座》GB 20688.3

10 《厚度方向性能钢板》GB/T 5313

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