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《高层民用建筑钢结构技术规程》

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E.3.2

屈曲约束支撑框架的梁柱设计应考虑屈曲约束支撑所传递的最大拉力与最大压力的作用。屈曲约束支撑采用人字形或V形布置时,横梁应能承担支撑拉力与压力所产生的竖向力差值,此差值可根据屈曲约束支撑的单轴拉压试验确定。梁柱的板件宽厚比应符合本规程第7.4.1条的规定。

条文说明

E.3.2  通过国内外已有的对支撑结构的分析表明,在地震作用时,地震水平力集中在支撑上,作为力传递路径的楼板也将产生平面内的剪力。单独的组合大梁有可能发生楼板剪切破坏的情况,此时水平面内作用有剪力,当大梁中间部分设置有“人”形支撑时,支撑所产生的剪力与上述水平剪力合成使楼板剪力变得非常大而导致其发生平面内的剪切破坏。由此可见,屈曲约束支撑设计时必须慎重考虑结构内力的传递路径。

E.3.3

屈曲约束支撑与结构的连接节点设计应符合下列规定:

  1  屈曲约束支撑与结构的连接宜采用高强度螺栓或销栓连接,也可采用焊接连接。

  2  当采用高强度螺栓连接时,螺栓数目n可由下式确定:

                                                     

式中:nf——螺栓连接的剪切面数量;

        μ——摩擦面的抗滑移系数,按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定采用;

        P——每个高强螺栓的预拉力(kN),按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定采用。

  3  当采用焊接连接时,焊缝的承载力设计值Nf应满足下式要求:

                                                           

4  梁柱等构件在与屈曲约束支撑相连接的位置处应设置加劲肋。

  5  在罕遇地震作用下,屈曲约束支撑与结构的连接节点板不应发生强度破坏与平面外屈曲破坏。

条文说明

E.3.3  屈曲约束支撑与结构之间可以采用螺栓连接或焊接连接。采用螺栓连接可方便替换,建议采用高强度螺栓摩擦型连接,主要是为了保证地震作用下螺栓与连接板件间不发生相对滑移,减少螺栓滑移对支撑非弹性变形的影响。对于极限承载力较大的屈曲约束支撑,如节点采用螺栓连接,所需的螺栓数量比较多,使得节点所需连接段较长,此时也可采用焊接连接。
为了保证屈曲约束支撑具有足够的耗能能力,支撑的连接节点不应先于核心单元破坏。故屈曲约束支撑与梁柱的连接节点应有足够的强度储备。在设计支撑连接节点时,最大作用力按照支撑极限承载力的1.2倍考虑。
屈曲约束支撑与梁、柱构件的连接节点板应保证在最大作用力下不发生强度破坏和稳定破坏。节点板在支撑压力作用下的稳定性可按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017节点板强度与稳定性计算的相关规定计算。

E.4试验及验收

E.4.1 -E.4.5

E.4.1  屈曲约束支撑的设计应基于试验结果,试验至少应有两组:一组为组件试验,考察支撑连接的转动要求;另一组为支撑的单轴试验,以检验支撑的工作性状,特别是在拉压反复荷载作用下的滞回性能。


E.4.2  屈曲约束支撑的试验加载应采取位移控制,对构件试验时控制轴向位移,对组件试验时控制转动位移。


E.4.3  耗能型屈曲约束支撑的单轴试验应按下列加载幅值及顺序进行:

  1  依次在1/300、1/200、1/150、1/100支撑长度的位移水平下进行拉压往复加载,每级位移水平下循环加载3次,轴向累计非弹性变形至少为屈服变形的200倍;

  2  组件试验可不按1款加载幅值与顺序进行。


E.4.4  屈曲约束支撑的试验检验应符合下列规定:

  1  同一工程中,屈曲约束支撑应按支撑的构造形式、核心单元材料和屈服承载力分类别进行试验检验。抽样比例为2%,每种类别至少有一根试件。构造形式和核心单元材料相同且屈服承载力在试件承载力的50%~150%范围内的屈曲约束支撑划分为同一类别。

  2  宜采用足尺试件进行试验。当试验装置无法满足足尺试验要求时,可减小试件的长度。

  3  屈曲约束支撑试件及组件的制作应反映设计实际情况,包括材料、尺寸、截面构成及支撑端部连接等情况。

  4  对屈曲约束支撑核心单元的每一批钢材应进行材性试验。

  5  当屈曲约束支撑试件的试验结果满足下列要求时,试件检验合格:

      1)材性试验结果满足本规程第E.2.9条第1款的要求;

      2)屈曲约束支撑试件的滞回曲线稳定饱满,没有刚度退化现象;

      3)屈曲约束支撑不出现断裂和连接部位破坏的现象;

      4)屈曲约束支撑试件在每一加载循环中核心单元屈服后的最大拉、压承载力均不低于屈服荷载,且最大压力和最大拉力之比不大于1.3。


E.4.5  试验结果的内插或外推应有合理的依据,并应考虑尺寸效应和材料偏差等不利影响。

条文说明

E.4.1~E.4.5  本节主要参照美国FEMA450、ANSI/AISC341-05的相关规定以及国内的相关试验研究结果制定,其中加载幅值结合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011制定。
对支撑进行单轴试验的目的在于,为屈曲约束支撑满足强度和非弹性变形的要求提供证明,为检验支撑的工作性状,特别是在拉压反复荷载作用下的滞回性能,以及连接节点的设计计算提供依据。
支撑单轴试验中,试件中核心单元的形状和定位都应与原型支撑相同;试验的连接构造应尽可能接近实际的原型连接构造;试验构件中屈曲约束单元的材料应与原型支撑相同。
试验还应满足以下要求:
  1)荷载-位移历程图应表现出稳定的滞回特性,且不应出现刚度退化现象。
  2)试验中不应出现开裂、支撑失稳或支撑端部连接失效的现象。
  3)对于支撑试验,在变形大于第一个屈服点的轴向变形值时,每一加载周期的最大拉力和最大压力都不应小于核心单元的屈服强度。
  4)对于支撑试验,在变形大于第一个屈服点的轴向变形值时,每一加载周期的最大压力和最大拉力的比值不应大于1.3。

附录F高强度螺栓连接计算


F.1一般规定

F.1.1-F.1.3

F.1.1  高强度螺栓连接的极限承载力应取下列公式计算得出的较小值:

式中:Nbvu——1个高强度螺栓的极限受剪承载力(N);

        Nbcu——1个高强度螺栓对应的板件极限承载力(N);

        nf——螺栓连接的剪切面数量;

        Abe——螺栓螺纹处的有效截面面积(mm2);

        fbu——螺栓钢材的抗拉强度最小值(N/mm2);

        fbcu——螺栓连接板件的极限承压强度(N/mm2),取1.5fu;

        d——螺栓杆直径(mm);

        ∑t——同一受力方向的钢板厚度(mm)之和。


F.1.2  高强度螺栓连接的极限受剪承载力,除应计算螺栓受剪和板件承压外,尚应计算连接板件以不同形式的撕裂和挤穿,取各种情况下的最小值。


F.1.3  螺栓连接的受剪承载力应满足下式要求:

式中:N——螺栓连接所受拉力或剪力(kN),按构件的屈服承载力计算;

        Nbu——螺栓连接的极限受剪承载力(kN);

        α——连接系数,按本规程表8.1.3的规定采用。


F.1.4

 高强度螺栓连接的极限受剪承载力应按下列公式计算:

  1  仅考虑螺栓受剪和板件承压时:

式中:Nbu——螺栓连接的极限承载力(N);

        Nbvu——螺栓连接的极限受剪承载力(N);

        Nbcu1——螺栓连接同一受力方向的板件承压承载力(N)之和;

        Nbcu2——连接板边拉脱时的受剪承载力(N)(图F.1.4b);

        Nbcu3——连接板件沿螺栓中心线挤穿时的受剪承载力(N)(图F.1.4c);

        Nbcu4——连接板件中部拉脱时的受剪承载力(N)(图F.1.4a);

        fu——构件母材的抗拉强度最小值(N/mm2);

        Ans——板区拉脱时的受剪截面面积(mm2)(图F.1.4);

        Ant——板区拉脱时的受拉截面面积(mm2)(图F.1.4);

        n——连接的螺栓数。

条文说明

F.1.4  板件受拉和受剪破坏时的强度不同,为了简化计算,式(F.1.4-4)将受剪破坏的计算截面近似取为与孔边相切的截面长度的一半,对受拉和受剪时的破断强度取相同值fu,该式参考日本规定的计算方法。

F.1.5

高强度螺栓连接在两个不同方向受力时应符合下列规定:

  1  弹性设计阶段,高强度螺栓摩擦型连接在摩擦面间承受两个不同方向的力时,可根据力作用方向求出合力,验算螺栓的承载力是否符合要求,螺栓受剪和连接板承压的强度设计值应按弹性设计时的规定取值。

  2  弹性设计阶段,高强度螺栓摩擦型连接同时承受摩擦面间剪力和螺栓杆轴方向的外拉力时(如端板连接或法兰连接),其承载力应按下式验算:

                                                     

式中:Nv、Nt——所考虑高强度螺栓承受的剪力和拉力设计值(kN);

        Nbv——高强度螺栓仅承受剪力时的抗剪承载力设计值(kN);

        Nbt——高强度螺栓仅承受拉力时的抗拉承载力设计值(kN)。

  3  极限承载力验算时,考虑罕遇地震作用下摩擦面已滑移,摩擦型连接成为承压型连接,只能考虑一个方向受力。在梁腹板的连接和拼接中,当工形梁与H形柱(绕强轴)连接时,梁腹板全高可同时受弯和受剪,应验算螺栓由弯矩和剪力引起的螺栓连接极限受剪承载力的合力。螺栓群角部的螺栓受力最大,其由弯矩和剪力引起的按本规程式(F.1.4-2)和式(F.1.4-3)分别计算求得的较小者得出的两个剪力,应根据力的作用方向求出合力,进行验算。

F.2梁拼接的极限承载力计算

F.2.1 -F.2.2

F.2.1 梁拼接采用的极限承载力应按下列公式计算:

式中:Mpb——梁的全塑性截面受弯承载力(kN·m);

α——连接系数,按本规程表8.1.3确定;

Vju——梁拼接的极限受剪承载力;

nw——腹板连接一侧的螺栓数;

Nbvu——1个高强度螺栓的极限受剪承载力(kN)。


F.2.2 梁翼缘拼接的极限受弯承载力应按下列公式计算:

式中:Mjuf1——翼缘正截面净面积决定的最大受弯承载力(N·mm);

Mjuf2——翼缘拼接板正截面净面积决定的拼接最大受弯承载力(N·mm);

Mjuf3——翼缘沿螺栓中心线挤穿时的最大受弯承载力(N·mm);

Mjuf4——翼缘拼接板沿螺栓中心线挤穿时的最大受弯承载力(N·mm);

Mjuf5——高强螺栓受剪决定的最大受弯承载力(N·mm);

Anf——翼缘正截面净面积(mm2);

Ans——翼缘拼接板正截面净面积(mm2);

fu——翼缘钢材抗拉强度最小值(N/mm2);

fus——拼接板钢材抗拉强度最小值(N/mm2);

hb——上、下翼缘外侧之间的距离(mm);

hbs——上、下翼缘拼接板外侧之间的距离(mm);

n1——翼缘拼接螺栓每列中的螺栓数;

n2——翼缘拼接螺栓(沿梁轴线方向)的列数;

n3——翼缘拼接(一侧)的螺栓数;

ef1——梁翼缘板相邻两列螺栓横向中心间的距离(mm);

es1——翼缘拼接板相邻两列螺栓横向中心间的距离(mm);

tf——梁翼缘板厚度(mm);

tfs——翼缘拼接板板厚(mm)(两块时为其和)。


F.2.3

梁腹板拼接的极限承载力应按下列公式计算

式中:Mjuw1——梁腹板的极限受弯承载力(N·mm);

Mjuw2——腹板拼接板正截面决定的极限受弯承载力(N·mm);

Mjuw3——腹板横向单排螺栓拉脱时的极限受弯承载力(N·mm);

Mjuw4——腹板拼接板横向单排螺栓拉脱时的极限受弯承载力(N·mm);

Mjuw5——腹板螺栓决定的极限受弯承载力(N·mm);

Wpw——梁腹板全截面塑性截面模量(mm3);

Wsn——腹板拼接板正截面净面积截面模量(mm3);

ew1——梁腹板受力方向的端距(mm);

es1——腹板拼接板受力方向的端距(mm);

tw——梁腹板的板厚(mm);

tws——腹板拼接板板厚(mm)(二块时为厚度之和);

ri、rm——腹板螺栓群中心至所计算螺栓的距离(mm),rm为ri的最大值;

Nbvu——一个螺栓的极限受剪承载力(N);

Vj——腹板拼接处的设计剪力(N);

xm、ym——分别为最外侧螺栓至螺栓群中心的横标距和纵标距(mm)。

F.2.4

当梁拼接进行截面极限承载力验算时,最不利截面应取通过翼缘拼接最外侧螺栓孔的截面。当沿梁轴线方向翼缘拼接的螺栓数nf大于该方向腹板拼接的螺栓数nw加2时(图F.2.4a),有效截面为直虚线;当沿梁轴线方向的梁翼缘拼接的螺栓数nf小于或等于该方向腹板拼接的螺栓数nw加2时(图F.2.4b),有效截面位置为折虚线。

图F.2.4 有效截面

1-有效断面位置

本规程用词说明

1 为便于在执行本规程条文时区别对待,对于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,在条件许可时首先应这样做的:

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标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录


1 《建筑结构荷载规范》GB 50009

2 《混凝土结构设计规范》GB 50010

3 《建筑抗震设计规范》GB 50011

4 《建筑设计防火规范》GB 50016

5 《钢结构设计规范》GB 50017

6 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018

7 《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205

8 《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223

9 《钢结构焊接规范》GB 50661

10 《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》GB/T 228.1

11 《碳素结构钢》GB/T 700

12 《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228

13 《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T 1229

14 《钢结构用高强度垫圈》GB/T 1230

15 《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231

16 《低合金高强度结构钢》GB/T 1591

17 《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》GB/T 3098.1

18 《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632

19 《耐候结构钢》GB/T 4171

20 《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T 5117

21 《热强钢焊条》GB/T 5118

22 《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T 5293

23 《厚度方向性能钢板》GB/T 5313

24 《六角头螺栓 C级》GB/T 5780

25 《六角头螺栓 全螺纹 C级》GB/T 5781

26 《六角头螺栓》GB/T 5782

27 《六角头螺栓 全螺纹》GB/T 5783

28 《金属材料 室温压缩试验方法》GB/T 7314

29 《焊接结构用铸钢件》GB/T 7659

30 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110

31 《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定第1部分:未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》GB/T 8923.1

32 《焊接与切割安全》GB 9448

33 《建筑构件耐火试验方法 第1部分:通用要求》GB/T 9978.1

34 《建筑构件耐火试验方法 第3部分:试验方法和试验数据应用注释》GB/T 9978.3

35 《建筑构件耐火试验方法 第5部分:承重水平分隔构件的特殊要求》GB/T 9978.5

36 《碳钢药芯焊丝》GB/T 10045

37 《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433

38 《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》GB/T 11345

39 《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T 12470

40 《建筑用压型钢板》GB/T 12755

41 《熔化焊用钢丝》GB/T 14957

42 《低合金钢药芯焊丝》GB/T 17493

43 《建筑结构用钢板》GB/T 19879

44 《建筑用低屈服强度钢板》GB/T 28905

45 《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3

46 《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ 82

47 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102

48 《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133

49 《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ 138

50 《人造板材幕墙工程技术规范>》JGJ 336

51 《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 178

52 《建筑结构用冷成型焊接圆钢管》JG/T 381

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共 415 条
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