超详细的钢结构设计全流程解析

1、超详细的钢结构设计全流程解析随着钢结构应用的急剧增长，结构形式日益丰富，不同的结构体系和截面特 性的钢结构，其结构延性差异较大，为贯彻国家提出的“鼓励用钢、合理用钢” 的经济政策，根据现行建筑抗震设计规范GB500n （简称“抗规”）及构 筑物抗震设计规范GB50191规定的抗震设计原则，针对钢结构特点，钢结构 设计标准GB50017-2017 （简称“新钢标”）增加了钢结构的抗震性能设计内容。 根据性能设计的钢结构，其抗震设计准则为：验算本地区抗震设防烈度的多遇地 震作用的构件承载力和结构弹性变形（小震不坏）、根据其延性验算设防地震作 用下的承载力（中震可修）、验算罕遇地震作用的弹塑性变形（

2、大震不倒）。 对于很多结构，地震作用并不是结构设计的主要控制因素，其构件实际具有的受 震承载力很高，因此，抗震构造可适当的降低，从而降低能耗，节省造价。 抗震设计的本质是控制地震施加给建筑物的能量，弹性变形与塑性变形（延性） 均可消耗能量。在能量输入相同的条件下，结构延性越好，弹性承载力要求越低， 反之，结构延性差，则弹性承载力要求高，在新钢标中简称为“高延性-低承载 力”和“低延性-高承载力”两种抗震设计思路，均可达成大致相同的设防目标。 结构根据预先设定的延性等级确定对应的地震作用设计方法，称为“性能化设计 方法”。结构遵循现有的抗震规范规定，采用的也是某种性能化设计的手段，不同点 仅在于

3、地震作用按小震设计意味着延性仅有一种选择，由于设计条件及要求的多 样化，实际工程按照某类特定延性的要求实施，有时将导致设计不合理，甚至难 以实现。大部分钢结构由薄壁板件构成，针对结构体系的多样性及其不同的设防 要求，采用合理的抗震设计思路才能在保证抗震设防目标的前提下减少结构的用 钢量。虽然大部分多高层结构适合采用高延性-低承载力的设计思路，但是对于 多层钢框架结构，在低烈度区，采用低延性-高承载力的抗震思路可能更合理， 单层工业厂房也更适合采用低延性-高承载力的抗震设计思路。对于高烈度区的 结构及较高的钢框架结构，设计中不应采用低延性结构，建议采用高延性-低承 载力的抗震设计思路。性能化设计

4、的核心思想，即通过：“高延性-低承载力”或“低延性-高承载力” 的抗震设计思路，在结构的延性和承载力之间找到一个平衡点，达到最优设计结 果，对高延性结构可适当放宽承载力要求，对高承载力结构可适当放宽延性要求。 注意：如果按照新钢标的抗震性能做了设计，就无需再满足抗规及构筑物抗震 设计规范GB50191规定的特定结构的构造要求及规定。本文系统梳理性能设计，同时结合算例展示PKPM软件如何实现对于钢结构性能 设计的实现及对新钢标中支撑产生的不平衡力对梁设计的影响。1.新钢标对性能设计的相关要求抗震性能设计的性能等级和目标的确定钢结构构件的抗震性能化设计根据建筑的抗震设防类别、设防烈度、场地条件、

5、结构类型和不规则性，结构构件在整个结构中的作用、使用功能和附属设施功能 的要求、投资大小、震后损失和修复难易程度等，经综合分析、比较后选定其抗 震性能目标。钢标对构件塑性耗能区的抗震承载性能等级及其在不同地震动水准 下的性能目标的划分按照如下图1进行的划分。承载性能触斑动水推等级多遇地震设防地震罕遇地震性熊1完好完好基本完好件能2完好基本完好基本完好一轻微变形性他3 完爵实际承我办满是高性能 本数的理二厂韩微空监性能钠震际承载力淹足较高性能 素数的要求轻傲变形中等变形性能5亮好实际承巽力满足中性能 系数的要求中等变毋性能6基本完好实际承载力愉足低性靠 系毂的要求中等变解一粘著变形性能7基本完好

6、雯际承载力满足最假性能 系数的要求显著变形图1构件塑性耗能区的抗震承载性能等级和目标结构构件最低延性等级的确定按照新钢标要求，结构构件和节点的延性等级应根据设防类别和塑性耗能区最低 承载性能等级按照下图2所示的方法确定，确定不同设防类别不同性能目标下的 构件延性等级。设防类朝塞性耗能区最低承载性能等级性能1性传2性能3性脆4性能5性能6性能7适度设防类口妻L一鳏押级,m级11级标准设防美 烟类）丫级W绽瓜级级I级重点设防类逅黑V畿国级班级I级I级特殊设防类 （甲类）V鹭IV级IW绿I雄图2结构构件最低延性等级结构构件的板件宽厚比限值的控制 按照图2确定出结构构件最低的延性等级，再根据图3规定对

7、不同延性等级的相 应要求，确定对应的宽厚比等级，再采取相应的抗震构造措施。结构构件延忤等级IV级m级II级I级栽面板件宽厚比最低等级S6 1S3S25】 ISA/扁八_Vpb （未设置班向加劲防J京Q,图3构件延性等级对应的塑像耗能区截面板件宽厚比等级结构塑性耗能区不同承载性能等级对应的性能系数最小值新钢标对框架结构、中心支撑结构、框架-支撑结构，规范结构的塑性耗能区不 同承载性能等级对应的性能系数最小值按照图4要求执行，对于不规则结构的塑 性耗能区构件性能系数最小值，宜比规则结构增加15%50%。承载性能等级性能】性能2性能3性能4性能5性能6性能7性能系数靛小啖L L0。,9X 700L

8、S5%财0.350.28图4规则结构塑性耗能区不同承载性能等级对应的性能系数最小值性能设计对于框架柱长细比的构造要求按照新钢标相关要求，对于框架柱的长细比限值控制按照图5的要求执行，根据 确定的延性等级进行相应的长细比限值控制。11| 结构梅件延性等税V税I级，口级，01级N (Af,180150120tkP/ 5先)0. IS125IfYJ (4/Q马图5框架柱长细比限值要求柱节点域受剪正则化长细比限值控制框架结构梁柱采用刚接连接时，H形和箱形截面柱的节点域受剪正则化宽厚比入 ns限值应符合图6规定的要求执行。结构构件选性等级ISt. U级in蛾NSIV级0,40. &0. B1.3图6 H

9、形和箱形截面柱节点域受剪正则化宽厚比入ns限值1.7 支撑结构与框架支撑结构支撑长细比及宽厚比等级的控制钢结构性能设计对支撑构件的长细比、截面板件宽厚比限值等的控制均依据结构 构件的延性等级。对长细比、板件宽厚比限值控制按照图7执行。抗就用 创，甑掏拘件旭性等甄支淳氏就出宣N限忤座用阳0集神 舞承工土同的利峥 中心 iir 曲的根帕 偏心 支弊 稣庭中 七棒 阳福腓 就置的 甲科杆查理v.雄疑满足小飕愚第1工抬餐除埋定.一两修计算网不计及印 用作基受冷斜杆if时.纠E*疑饱市7*，羯第 及定岛格收也M7J.I窄的妮可就nu%UQ瞄回微11镣hki .A S、ti修目旭引册BSi11镣Jl 士

10、妇 3BS1AffS 嫉V杼 邛心上Itva1诿品51-场上旅4外子的叨 吐高足KIS冠洋7 3 19的理事_田翅mu，Y 1如晔。、上阳送心变也 由福住直肝隗博维.i 中，irift1133ck 主小氏怫1梆作七明唱他曲极由也甲fl；等摘1/E SJ5IS0B?iE把北出忙刊齿以上 禽就乎用桂而a 与七席阳曲阳无我 质疑件卜事比等比季mr”试11海i镰4 ,皿卜*1。工惮口 1座的乘就而夜fl理由!:等甄审财SI戚堪周唐楣为中山巾像心支ft世DM满用木取泡排1 J I圣俎同.：；而婚期却曝体 支用比史米庖将先 款打网京心凌M 雅肌睢片H蟠博，RD 5(101(阳向美也比图7支撑长细比、截面板

11、件宽厚比等级2.使用软件实现新钢标性能设计的完整流程按照新钢标的要求，要实现完整的钢结构性能设计，需要遵循以下的设计流程。多遇地震下承载力与变形验算对设计高度低于100m的钢结构进行多遇地震作用下的验算，验算内容包含结构 承载力及侧向变形是否满足抗规要求，即查看结构构件的强度应力比、稳定应力 比等是否均满足新钢标要求，同时查看结构在风和地震作用下的弹性层间位移角 是否均满足抗规及新钢标1/250的要求。只有在满足小震下承载力和变形的情况 下才能进行抗震性能设计。如果此时构件的宽厚比、高厚比及长细比均不满足抗 震规范的要求，则有必要进行性能设计。如果按照对应钢标的某性能目标设计， 满足了中震下承

12、载力要求，可以按照对应的宽厚比等级及延性等级放松宽厚比、 高厚比及长细比的限制。确定结构塑性耗能区的性能等级结合设计的结构高度及设防烈度，初步确定塑性耗能区承载性能等级范围，按照 图8的参考表选择，然后可初步在性能等级范围内选择确定某一个具体的性能等 级，按照确定的性能等级可以进行后续的参数确定及相关设计。图 8 的该表可 未必严格执行，实际工程中可以根据实际情况做微调。设胡烈度单层HE50m50mVHqlMm&度小那性能8不性能47性能577度2,10小性能3-7性能57性能6-77 度 %2jon-3异曲柱波评执行施妇母渔土异物蝴怖术瞬JUMMOM l纲结均设计执爷坦用4侬构总计行嗜学帮S

13、DOITYQLT；图9选择按照新钢标进行设计厂住股题方夔M惶崩豌讣不病 IjiriI冬空班工 町总旺息筌便里将的先 讦和枝断忤息 居骐喜城出曲魏伯以通关信晅it雷信史帚需信总舌睛熙更喝整信息唱型信居iIhS3混讨信息 猫计丽 修讣信息之 防火餐计招用得总 源症症赛 舐防信息 弟在黄装现含工5碓建殂舍后息师至信招 坨不宝受总 处庙庭人防南小片种东制我性能谡可SJinGf产抿喝箱构建讣标港进打性能还/一|至H篇舞区摩费唯口睛翊 碌三j塑II罐幽性糕数最小值，班鳍构构it迪性等毋m蛆.塑住耗於恂翎IJE折St展知年理里粒重应内力调卷钠汇百中和啸射响韩揭大信年中K我尼比的j隘H帝图一，J眦莫早比等般里

14、 丁展停兑期借辗k，C 1曜广挈城道行性露设计ft芾一在加久就此律甲卷蚊依经泊就住遂水理 但 c2 ra r 广e加高小过 w -：京 r 士吉 r大舌物件建再M乖断-Wit构炸尸m闻蝌|亚平能赫狗件% 艮 mHH- 6这1古昌HUR主匕窗i tfi5推定拴得城现崖讣背土隔传用效应的的本斗地震影啊炉打员文哨.图10 钢结构性能设计相关参数填写确定钢标性能设计的其他参数性能等级及性能系数的确定根据确定的性能等级，程序会自动按照新钢标要求，即图4的要求，自动确定最 小的性能系数，设计师也可以对该最小的性能系数进行修改。该性能系数是对于 结构所有构件都控制的，按照新钢标17.1.5条的要求，对于框架

15、结构，同层框 架柱的性能系数高于框架梁，关键构件的性能系数不应低于一般构件；同时新钢 标17.1.5条文说明要求对于关键构件的性能系数不应低于0.55，也就是说关键 构件的承载力性能等级最小不能低于性能4。对于单构件性能系数不同时的修改 在后续“层塔属性”及“特殊梁”“特殊柱”菜单下均可实现不同层次的修改。 2.4.2 中震地震影响系数最大值及中震阻尼比程序可以根据小震下的参数“地震烈度”自动确定中震下的地震影响系数最大值。 中震下程序默认的阻尼比为2%，按照新钢标17.2.1条第四条所述，对于弹塑性 分析的阻尼比可适当增加，采用等效线性化方法不宜大于 5%。如果使用弹塑性 分析软件进行了结构

16、中震下的分析，可以根据输出的每条地震波的能量图，确定 出每条地震波下结构中震弹塑性附加阻尼比。中震下的阻尼比可以取多条地震波 中震计算的结构弹塑性附加阻尼比的平均值加上初始阻尼比。如图 11 所示为 SAUSAGE 软件计算的某框架结构在某条地震波中震下的能量图及结构弹塑性阻 尼比情况。出口1K)3 a md福口Ktn亨忙前塞电M旦再也Ft工亘且笑巷亚LCASE L烤箱初始朋旦比：士使，附加黑热圈总比;结构弹拒凶：I 0%位移取唱后翳I0.0%镰度型用总善卜Q.B%部等效阴信比图11 某框架结构中震下某条地震波能量图及附加弹塑性阻尼比塑性耗能构件刚度折减系数钢结构抗震设计的思路是进行塑性铰机构

17、控制，由于非塑性耗能区构件和节点的 承载力设计要求取决于结构体系及构件塑性耗能区的性能，因此新钢标仅规定了 构件塑性耗能区的抗震性能目标。对于框架结构，除单层和顶层框架外，塑性耗 能区宜为框架梁端；对于支撑结构，塑性耗能区宜为成对设置的支撑；对于框架 -中心支撑结构，塑性耗能区宜为成对设置的支撑、框架梁端；对于框架-偏心支 撑结构，塑性耗能区宜为耗能梁段、框架梁端。结构变形的完好指的是承载力设 计值满足弹性计算内力设计值的要求，基本完好是指承载力设计值满足刚度适当 折减后的内力设计值要求或承载力标准值满足要求，轻微变形指层间位移约为 1/200时塑性耗能区的变形，显著变形指层间侧移为1/50-

18、1/40时，塑性耗能区 的变形。对于塑性耗能梁及塑性耗能支撑等构件，设计人员可根据选定的结构构件的性能 等级，定义刚度折减系数，该刚度折减系数是针对中震模型下的，小震下不起作 用。在SATWE程序中，如果选择框架结构，程序会自动判断所有的主梁为塑性耗 能构件，定义的折减系数对于所有的主梁两端均起作用。如果是框架-支撑结构 体系，程序同时判断默认所有的支撑构件与梁均为耗能支撑，该折减系数同样对 两者起作用。如果要修改塑性耗能构件单构件的刚度折减系数可以在选择如图 12所示的“钢结构设计标准的性能目标”菜单下，进行单个构件刚度折减系数 的定义，塑性耗能支撑构件默认自动读取前面整体参数中定义的刚度折

19、减系数。图12 按照钢结构设计标准选择单构件性能目标非塑性耗能区内力调整系数按照新钢标，对于框架结构与框架-支撑中的非塑性耗能构件需要进行中震下的 承载力验算，验算的时候对于中震下水平地震作用进行内力调整，该调整系数与 性能等级及结构体系有关，应按照如图13所示的公式即新钢标17.2.2-1进行计 算。公式中的Qmin的值按照对应的性能等级确定。Be的取值按照图7.38新 钢标要求执行。Q 自0(17. 2. 2-1)图13新钢标17.2.2-1公式A水平地震作用非望性耗能区内力豳整系数，般 性耗能区构件应取1.0,其余构件不宜小于 L1行，支撑系统应按式117.工本)计算 确定,14) 支撑

20、系统的水平地震作用非塑性耗能区内力调整系数 应按下式计算；诙.二 L小(1 十。,邛O(17- 2.2-9)图14新钢标对于非塑性耗能构件Be的确定注意：由于SATWE程序中结构体系没有支撑系统，软件对于所有的非塑性耗能构 件的内力调整系数均按照l.lny确定。该处的非塑性耗能区内力调整系数是针对全楼的参数，但是实际工程中塑性耗能 区对于不同楼层新钢标要求是不同的。新钢标在17.2.5-3条中明确要求“框架 柱应该按压弯构件计算，计算弯矩效应和轴力时，其非塑性耗能区内力调整系数 不宜小于l.lny。对框架结构，进行受剪计算时，剪力应按照钢标17.2.5-5计 算；计算弯矩效应时，多高层钢结构底

21、层柱的非塑性耗能区内力调整系数不应小 于1.35。”对于框架结构底层柱的“非塑性耗能区内力调整系数SATWE程序默 认为1.35，无需设计人员填入。其他层自动读取性能设计参数中填入的“非塑 性耗能区内力调整系数”。如果要按照楼层进行该调整系数的修改，可在SATWE 软件“层塔属性”下进行各类非塑性耗能构件的内力调整系数定义，如图15所 示，当然在此处也可以按照楼层进行不同的宽厚比等级、性能等级及延性等级等的定义。Floor*;阿R奇极?!非型i也蜡区内为同壑金上殂怛疑慢上1住车里也风H版内打13校再城柘仃岑谀瑶茂m化白扣!T具理端上住移比奇栈手门戈hlPE性冲溷号忌郭岬评j后行留住目周年 摩腔

22、鼻小4匕哂可根华目抠樟制色粤学理邙力& 性比演SEJ 生应玛得富际忘困t 变刘话修城4昌苧校显里佐禄施区阿力一上整乐焚 胃蜀?JOOT JF.1O5T 4图15 按楼层定义各类非塑性耗能构件内力调整系数确定构件的宽厚比等级根据结构的抗震设防类别及确定的性能等级，确定出对应结构构件的延性等级， 按照钢标17.3.4确定对应的板件宽厚比等级，并在SATWE软件中选择“梁、柱 及支撑构件的宽厚比等级”，如图10所示。小震模型与新钢标中震模型的计算及包络对于按照性能设计的结构，SATWE程序在“多模型控制信息”下会自动形成如图 16所示“小震模型”和“新钢标中震模型”两个模型，分别进行小震与中震下的内

23、力分析与承载力计算，最终将包络结果展示在主模型中。查看主模型计算结 果，可以看到在主模型下包络了小震与中震模型的强度应力比、稳定应力比、长 细比、宽厚比、轴压比及实际性能系数等结果。软件输出的结果分别如图 17、 图 18所示，如果各项指标有超限，在程序中会标红提示，如图19所示的塑性 耗能梁实际性能系数小于指定的最小的性能系数，不满足要求程序显红。图16 多模型控制信息表烟让初七1口总收21弓却已I 期口1油=小潮存心土三屋UM品网盥性嘘EtF庭 由S层设计图17 包络输出主模型下的强度、稳定应力比结果He史瓦HII mma.C HTWiK 皆锦坛 山甲卿N -*茂Eli - iftrffl

24、t4nit - CTiiwrt国 H3X 3 .，ufcB-飞”B K F* l.klE 1+图18 主模型下包络的宽厚比、高厚比及限值ffllJRBSKd依俎比国厚匕产圾i磁直星比王鹿比茄里比制弗目+总15湎更罪EJ4薛耳工网生 ffi=，战震擅君烟世里总蝌地军口二（/自后dEJa屿内为幅居世 V 田年至阳 知华trf台共内的S*六&HE鼻早图言（姆 艇财幡兔耀 冷赤柳到忏苴 刈叶直 叶出里 1片q jwtm喇fi,回土笛、i比L *装隔-亚木阻ID .飓第i层性能系数图19 主模型下显示的塑性耗能构件实际性能系数中震下构件承载力验算对于按照性能设计的结构，SATWE程序对于自动形成的中震模

25、型进行中震下地震 作用分析，同时按照钢标进行相关的构件验算及对应的构造控制。中震下构件承载力验算时承载力标准值应进行计入性能系数的内力组合效应验 算，按照图20所示即新钢标17.2.3条公式进行验算。其中Qi为钢结构构件的 性能系数，注意：不是最小的性能系数，该系数需要考虑Be,Qi=Be*Qmin。Sr z = 旌 十十45工上图20 中震下构件承载力验算公式对于梁、柱及支撑构件均按照新钢标的要求进行中震下承载力验算，同时按照指 定的宽厚比等级及延性等级分别进行中震下构件的宽厚比、高厚比及长细比限值 等构造措施的控制，同时图21展示了不同的板件宽厚比等级下对应钢构件梁、 柱的宽厚比、高厚比限

26、值。*：3一 =5一1座座和要辱构件的帕面板件第聿比哥里瓦FRti构拧置茴9件克甲M 等岐虹姆由联咏也 ;卜|麻S曲施毋11bB1“叫停 梢怦 r根里 自tttt.h.台491工部十遍绢MC4V+ Ifai %HS十遍离g雅解 班正窄慢 1展展J 西:n球 W40e|* 1恒斛皆 酸而界出D;c崎靖叫1支考构怦1傍工雪卷羯像ft.j1%E2a思娓A ft-9%诲题1赳%2钟耗影蛉蜴 旧板i WM掉 Mt%殂叫图21 不同板件宽厚比等级及限值控制按照满足性能设计的要求进行构造控制包络之后，如果中震下承载力也满足要求，可以按照性能设计的要求放宽对于构 件宽厚比、高厚比及长细比的控制要求。可以在主模

27、型下通过查看详细构件信息 查看包络过程及构造控制放松的结果。如图22所示为某柱构件按照性能设计之后主模型中详细构件输出的结果。如图 23及图24分别为该柱构件小震与中震下计算的结果。百以净泄流行算;7种长霏比Vru= U. 75时=凡珥 .、 一N=-1 M6. 3*=TR.TE 4 篁.忖(1/(=1 = 1236. 231： 346. EE If-,- T7-91 THR CL %后丑汉1既一 力=一1在iTiL. HT面,IH 户I用=融石t蚊峙-42.的 V a-.12领树建密皿马加归H, 3.5条盘出版装柱掰比限值1卜.仕三16. ?E d铜吊好假F*住 小单邛-is.7 3.员：多

28、为韦用m哂构注料0 的力”加LT义A 1盘给出茶旺比屿而呐 UJ n=-i, 1. rx=o,?r加 il3j Ifc-IMfi. 7L ftj=0.4iC&_JT-2T5. 03 CB_rF-2T5. t?.序都威F行归网8H依17 10,3,1图22 主模型下柱包络的强度、稳定应力比及构造限值结果IPS轴.压比1 遗底密裳： 平面内乱定跪聘； 丁而外和定偿年; 晌细出一 晌钠比侬m-1型，gwL=T 25. 57Mv-332- 40EiW划M=T250 91M-270J51=130. 26FTH.TStt-lSSS,$TMy=-SSS.也防ZM,能血04程序砒 限情理面上的*产值帖二斗？工

29、9 4 3%04卑牺班构设计标法第G防忖1T 的1T 7.久乩K 4条给出神坤长如此跟俗 制框觉杠胞屣肝匕 最不厘关于印丁强翳凸）.二级不施大于动，蹈E.,Ej J.宽且壮制站杓谀计怀礼G交。口17-301T 3.程序斑袈限阍即西昌明栽严隋再库比=h/lw= 1&. TE 3X01白腰35.3.2曲刊在四出惧情父徊绮利设计杯荐G吧前HPU17 3. 5.；节给土高苴上限过程序就席值取两者物软产值弱粗通弱攀第耳：嫡4T2宛.创/二口,次d.l .包络子樽塾可福郁信总 na谢十流性（俣冽出差号港分） 4.1.2设计躺以卡患爱生承载力:T痢 (95) H1256.31 FyrCl.39raj(F=

30、ETE,的 比；7= 27E. 09看辆野构设计玩法G蜉口口1知171必3,4图23 小震模型下该柱强度、稳定应力比及构造限值结果1.2包培工项坦V莉加后申黑楫里但必 士靠蚓思性(世列蜡异邰分4. 2.Z设计密策信总I距会回也内笛Hlga.T UU7(131N=-1206- 33Kdc=-1&1. 75湍/M Fl Zf=l. 4上平面向镀冠翌算：(31)M=-33O& 23Idc=-34. &B 工产”二羽F2/f=0.妁产面外会定沧策；N=-i206.333=-161.T5 37登.河 F3/f=I. 1:句中却以又看q也史,阻1型晌卡珈出回二心一蚪(我1工U锚环枸媚近T -20C3 17

31、.3.5条# ：M史后黄触:匕震匾亘厚匕b/tf 1&.?5 TT.14W翎牯将量计加01T-2Q17 3,，J燧出舞厚出限值高原心h/t- 1&.75 芹却0L ifc-KLtSgo, OS-1/ilEilg-22Kgj=-25. &GF而卬总定脱证;I日见起定吧it!门G-iVif*-mfc91 .IEIs=-22.聆ix=-22.西炉一品防产喔随?2/S=Q.55?3/f=0.7；N向界细七= 向长细比M=Nz.asV 巡。q 加 147,27 99,04钿生杓虫廿标詹，谒5用iTTST 7.午、T-q-T箫给出担件4比II凯靓工豆三翼,糊SH柱的快iffl比，一艘不应大于MJ，3s及)

32、.二招不应大于如“ 段片果塔用值取出与两福而 宽I星心1Mx室一号笆_电值营一双*2笔至遗.亨比里A卡帮旃枸设计3 GB500r-miT 3. 5 J策划出宽厚出附伪 理唐鼠空同他期幅者曲搏.。夫高强也hfyu- 52LEE 平剧后更尸 25Y而(2?) lt-5L6.03 P5-a. 27更用承魅力；珥:刘/62 CD.YF即T.T5C钢雄枸姗祚苣(:跖U机TTH1? 1口一 超限梏115rl铝 ,岫版i Rpi- HL T ?即汇g-a图32 按照抗规设计，柱长细比超限对于上述超限的柱，可以修改柱截面，让满足抗震规范的要求，也可以直接采用 性能设计进行“低延性-高承载力”或者“高延性-低承

33、载力计算”。根据工程实 际情况放松相应的柱的构造措施。按照新钢标进行性能设计参数选择。席螂名- x|自信旦 薛根小厩包籍 针其校制信舄 高整券数 风荷戴信息 地震信息地震信息 福震信息话荷信息调塞信息调整信息:调嘴信息Z翟计信息设计信息L 逐寸信息上 防火覆计利料信息 泅前唐息1 颛寓觊方型行性错设计怀考良 , *蜒腕牯枸没诘标难进行性能强计塑性耗能区承载住能等解函缸三筌性耗能区的性焦系熟最小唐0. 8S籍彻枸甘迪建看徽中鸳工|型性耗能构件网喷痛1非器性耗能废向力i展整系热1,21中宸地蔻留胴系救最大值口.也中震设i邢且居ttm悭祸献宽厚t信筑静 口G阳遗学上牌赧口二J丽支槿赛厚比等皴0上一该

34、结构的高度小于50m,属于6度区的结构，按照新钢标表17.1.4-1可以初步 选择出该结构可以选择的性能范围为4-7，由于属于低烈度区的多层结构，在设 计中可以选择“高承载力低延性”的性能设计思路。可初步选择某个性能，在 该工程中选择性能为性能4，则查新钢标表17.1.4-2可以确定结构构件最低的 延性等级为W级，同时按照钢标表17.3.4-1确定截面板件的宽厚比最低等级为 S4级，按照上述确定的参数，填入性能设计时对应的参数如图33所示。图33 性能设计相关参数查看中震下该柱的计算输出结果。88321d-Ta uhr II - i f LEC。+s_fK.50 鼠6 甑t rI r THrr

35、 er 川 fi time 由件商若轲王奇志 的件惟1:曰 *要L等线世去行好摩睇初轴蜘件理性翻磬性用能E巾力胃蹙乱笠恒性耗能上却度折现氧找同I*播r 管黄宗铭 百喻工|.忻淹藁起 地籍储吐泉的 恸茹届此点Ft童之箝苒 府比的索戢道以帆空系效 回行灯内力蚀手彝段 地:IF用一试型近亚力工窿iRi空举召 即鹿诞黑工做所正慢屈二神卮泰抖 随件芭包刀比上丽4，,西IVI. J?I. KJ下氏CyN.烬I.00X向.L篦胸l.M血，叫何1,Z5用|=:,修怵卜1.5血.00 胸 1.M品工1.09血1.40KThI； T.g T向，1. Cfl祖L即晌l.WJSR 4哪晌，口科FlJl.OQ H/酢

36、1.间73JIAX=1. R000，尸 8L 一0054能任由(31)M-237.4强眩物羯门心沪-22包9艺耳面向典定整壁：U3)信一也山疆平面外艇转算：年古侬必柱构件中震下输出详细的性能设计参数F向忙如比: 卜向4班出一肌章 lAfi_sN二4之&3.比小的 制二M7 2了4 印.瓦|1k-a OS&TES1MT1E1OXBMar-aoosry-13.30lj-13-3CiF17f=0. 23 町用口.修 | FEGZi.心|调瞠程注计标准（EEDOl7-MU7 3.S.1条空出宽U比胴值吧二号里 士阿飞靶苗馒牙布虾温闵1T-2CIT 3,11条船出事II kEJF.fi嗣如诺当黄温非革

37、晌 他“ N=-22T.4kF7.33该柱在中震下输出的构件详细信息中，对于性能设计相关参数的展示，如图 34 所示，对于该柱的强度、稳定应力验算及对应的构造控制输出图35所示的结果。TIBJ 仃 -22T,4(1 P=0.34靠_二再阳E_W二JTR中锢空构设计标设 C距阅1 T-MttF 10.3. fl图35 柱构件中震下输出强度、稳定应力比结果及构造限值柱构造措施长细比、宽厚比及高厚比的放松通过上述中震下输出的结果可以看到，由于设置的性能等级为4级，并且属于6 度区，地震作用很小，中震下的强度应力比的结果比小震下的应力比结果还小， 因为小震下该柱构件由恒活风控制，中震下是由地震控制的，

38、不包含风的工况。 此时很容易满足中震下承载力的要求，因此，对于柱构件的构造措施均做了放松。 按照新钢标表17.3.5柱长细比限值对于延性等级为W级，且轴压比小于0.15 时，限值为150，软件也输出了150的控制限值，此时不需要调整构件截面，按 照性能设计满足承载力要求，长细比限值放松到150，本来按照抗规控制不满足 要求的，此时满足了要求。宽厚比的限值按照小震模型下抗震等级四级控制，抗规的限值为： 13*sqrt （235/345）=10.73，按照钢标 S4 的宽厚比限值为 15?k=15*sqrt（235/345） =12.38，软件在小震设计时候进行从严控制，严格意义上讲应该区分抗震组

39、合与 非抗震组合，抗震组合下按照抗震控制宽厚比限值，非抗震组合下按照新钢标控 制宽厚比限值。但在中震下，满足了承载力要求，对于宽厚比等级为S4级的H 截面，其宽厚比限值为15?k=15*sqrt（235/345）=12.38，直接按照性能设计中 对应的宽厚比等级控制宽厚比限值即可，手工校核结果与软件计算输出结果一 致。在中震下满足了承载力要求，程序已经按照性能设计的要求对于宽厚比的限值做了放松。腹板高厚比的限值按照小震模型下抗震等级四级控制，抗规的限值为：52*sqrt (235/345) =42.9,同时小震设计时程序要根据新钢标对应的宽厚比等级S4级的宽厚比限值进行双控，而新钢标对应的宽厚

40、比等级S4级是与受力有关系的， 要根据应力梯度进行计算。软件输出的37.14的限值，显然该柱在小震下按照新 钢标的S4级控制高厚比限值与抗规的四级抗震等级双控的结果，并且输出最不 利结果。中震下程序直接按照新钢标性能设计指定的宽厚比等级S4进行高厚比 限值的控制，此时限值同样与应力梯度有关系，因此，即使中震下也是S4级的 宽厚比等级，但是高厚比的限值控制是不一样的，软件输出的高厚比限值为37.81。在中震下满足了承载力要求，程序已经按照性能设计的要求对于高厚比的限值进 行了控制。注意：由于高厚比的限值与对应构件的应力状态有关，因此，采用性 能设计时未必一定能确保高厚比限值放松，有可能高厚比限值

41、反而会减小，从而 使要求更加严格。SATWE程序自动对性能设计下小震模型和中震模型的包络SATWE程序在性能设计计算完毕之后，对小震模型和中震模型均做了计算，最终 计算结果在主模型下展示了包络后的图形文件，如果要查看详细构件信息，可看 到如图36所示该柱包络详细结果，该柱应力比显示了小震与中震包络以后的结 果，对于构造措施也是按照包络以后的结果展示的。长细比、宽厚比及高厚比已 经展示了包络之后，构造措施按照中震相应的结果输出。阿婆丽丽17工5弊生出椎架柱4斑比忸值阴廿5, 51g-羽.优 f2/f=0iS3可长婚比= 工向长犯比iUt= 42 E3 151.005 1。尸4 s Ja，湎.缸织

42、3-22 S317-3J, R9或铜蜻朝一中标驰.d7一aT乱11集维出宽黑土取情 %,廿笳国Q里,引中相结构证栩准先说0仃dtiEf 3.5.1烝培出高JI比版情响 邙U 步T用，炉下产？汴悯雕用翻脸询.”版强_KF, 62喜5翎爷利曹计南,星GBML? -2C17 10. 3. 4坦明信息歪到以下了覆鬓至里中置看而M肯定也或；睛口夜目内容电压比.C27)而内和定骁有：C3OJFT% 3?=-S9J, 即如.19图36 主模型下查看柱构件的详细信息4.对框架支撑体系支撑产生的不平衡力对梁设计影响的考虑按照新钢标性能设计的要求，对于框架-支撑结构，如果存在交叉支撑或者人字 形支撑，这会导致梁和板中均产生较大的轴力，并且按照新钢标对于这种框架- 支撑结构，一般要求支撑斜杆应该在支撑与梁柱连接节点失效、支撑系统梁柱屈 服或者屈曲前发生屈服，这就要求在拉压支撑达到屈服前框架-支撑体系中与支撑相连的梁应该有足够的刚度和承载力，因此规范对于框架-支撑结构中的梁有 压弯计算的特殊要求，并且对于人字形和V字形支撑系统中的框架梁压弯验算时 还需要考虑弯矩效应中计入竖向不平衡力产生的附加弯矩影响。梁的压弯验算 时，梁的轴力及竖向不平衡力分别按照规范17.2.4相关要求计算如下图37，38 所示。3交及支撑系统中的框架梁，应按压弯构件计算；轴力可 按式(.2.4-2)计算.计算弯矩效应时.其非甥梯