钢框排架结构设计规范讲义DF

构筑物抗震设计规范

GB50191-2012介绍

钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构钢框排架结构刚架结构由横梁、柱和基础组成。刚架的柱与横梁刚接，与基础铰接。排架结构由屋架、柱和基础组成，柱与屋架铰接，而与基础刚接。轻型房屋钢结构体系在传统观念中，一般指由圆钢、小角钢（∟45×4及∟56×36×4以下）组成的小型或小跨度屋架、钢架结构，采用砖墙、混凝土墙板和屋面板，多用于小型厂房、仓库或临时建筑。随着冷弯薄壁型钢和彩色压型钢板等新型围护结构和材料的出现，其概念已发生根本性变革，与传统钢结构相比，其“轻”主要体现在:采用轻质围护结构，大大减轻恒载，整体结构自重轻；采用标准化、自动化生产构件，现场装配，施工进度快；广泛用于大中小跨度、工业与民用建筑，空间布置灵活，建筑造型轻；可回收，符合环保及可持续发展原则。正在建设设中的多多层轻钢钢结构厂厂房屋面板采采用压型型钢板，，波浪造造型的轻轻钢结构构。屋面面梁轻盈盈、活泼泼，克服服了工业业建筑造造型单一一、立面面造型呆呆板的缺缺点。压型钢板板外墙板板门式刚架结结构的特特点重量轻(20～50kg/m2)工业化程程度高、、施工周周期短柱网布置置灵活综合经济济效益高高一般规定定钢框排架结结构突出出屋面的的天窗架架，宜采采用刚架架或桁架架结构。。天窗的的端壁与与挡风板板，宜采采用轻质质材料。。8度、9度时，排架的的纵向天窗架架宜从结构单单元端部第二二柱间开始设设置；当纵向向天窗架不能能满足从结构构单元端部第第二柱间开始始设置的要求求时，在所设设天窗架的第第一个开间内内，屋盖应增增设局部上弦弦横向支撑。。横向天窗架架起始点距屋屋架两端的距距离不宜小于于4.5m。框排架结构应设设置完整的屋屋盖支撑系统统及柱间支撑撑。框架的楼（屋）面面板，宜采用用现浇板；当当采用预制板板时，板上宜宜设置配筋现现浇层。楼板板上孔洞尺寸寸较大时，应应设置局部楼楼盖水平支撑撑。一般规定框排架结构屋面面和墙面围护护材料，宜选选用轻质板材材。框排架结结构围护墙和和非承重内墙墙的设置，应应符合下列规规定：1采用砌体墙时时，墙与框排排架结构的连连接，宜采用用不约束框排排架主体结构构变形的柔性性连接方式；；当不能采用用柔性连接时时，地震作用用计算和构件件的抗震验算算均应计入其其不利影响。。2当框架的砌体体填充墙与框框架柱为非柔柔性连接时，，其平面和坚坚向布置宜对对称、均匀，，并宜上下连连续。一般规定支承在楼（屋）面面、平台上，，并伸出屋面面的质量较大大的烟囱、放放散管等，宜宜作为结构的的一部分进行行整体结构地地震作用计算算；与结构的的连接部位，，应采取抗震震构造措施。。框排架结构采用用规则的建筑筑结构方案时时，可不设防防震缝；需设设置防震缝时时，缝宽不应应小于相应钢钢筋混凝土结结构的1.5倍。计算框排架结构，应应按《构筑物抗震设设计规范》第5章多遇地震确确定地震影响响系数，并进进行水平地震震作用和作用用效应计算，，其水平地震震影响系数应应乘以阻尼调调整系数。钢钢框排架结构构的阻尼比可可取0.03。当结构布置置规则时，可可分别沿框排排架结构横向向和纵向进行行验算。其他他情况，应采采用空间结构构模型进行抗抗震分析。计算框排架结构地震震作用计算时时，模型中柱柱、梁（或桁桁架）、支撑撑的刚度的计计算，应符合合下列规定：：1采用实腹柱时时，其侧移刚刚度应计入弯弯曲变形的影影响；采用格格构式柱时，，其侧移刚度度可采用下列列方法计算：：1)按格构式柱的的柱肢与腹杆杆为铰接的实实际几何图形形作为计算简简图进行计算算；2)按等等刚刚度度实实腹腹截截面面进进行行计计算算，，但但应应计计入入腹腹杆杆变变形形的的影影响响，，乘乘以以0.9的折折减减系系数数。。计算算2采用用实实腹腹梁梁时时，，应应计计入入其其弯弯曲曲变变形形影影响响；；采采用用桁桁架架且且与与柱柱刚刚接接时时，，可可采采用用下下列列方方法法计计算算：：1)按铰铰接接杆杆件件桁桁架架的的实实际际几几何何图图形形作作为为计计算算简简图图进进行行计计算算；；2)按桁桁架架上上下下弦弦杆杆形形成成的的等等刚刚度度实实腹腹梁梁进进行行计计算算，，应应计计及及腹腹杆杆的的变变形形和和桁桁架架上上下下弦弦杆杆之之间间的的坡坡度度等等影影响响，，并并乘乘以下下表表的的桁架架刚刚度度折折减减系系数数（（按按跨跨中中处处最最高高截截面面计计算算））桁架上下弦相对坡度0.070.060.050.040.00桁架刚度折减系数0.650.700.750.800.90计算算3支撑撑的侧侧移移刚刚度度，，可可按按《构筑筑物物抗抗震震设设计计规规范范》附录录F的规规定定确确定定。。4框排排架架结结构构计计算算确确定定柱柱列列支支撑撑系系统统的的侧侧移移刚刚度度时时，，应应按按其其在在柱柱列列中中的的道道数数和和榀榀数数计计算算其其组组合合刚刚度度。。计计算算纵纵向向天天窗窗架架两两侧侧竖竖向向支支撑撑的的地地震震作作用用及及其其效效应应时时，，应应将将柱柱列列上上梯梯形形屋屋架架的的端端部部竖竖向向支支撑撑列列入入计计算算模模型型；；若若中中列列柱柱两两侧侧屋屋架架各各自自成成为为独独立立体体系系，，应应分分别别设设置置端端部部竖竖向向支支撑撑，，并并应应列列入入计计算算模模型型。。计算进行框架地地震作作用计计算时时，模模型中中的柱柱、梁梁及支支撑杆杆件的的变形形和刚刚度的的计算算，应应符合合下列列规定定：1对实腹腹柱，，应计计入弯弯曲变变形；；对于于≤≤4的短柱柱（为为柱柱净高高度，，为为沿验验算平平面的的柱截截面高高度）），尚尚应计计入剪剪切变变形。。对实实腹梁梁，应应计入入弯曲曲变形形；对对于≤≤4的短梁梁，（（为为梁净净跨长长，为为梁梁的截截面高高度）），亦亦应计计入剪剪切变变形。。2地震作作用计计算时时框架架梁的的截面面惯性性矩，，可按按下列列规定定计算算：1)楼板为为钢铺铺板时时，可可直接接采用用钢梁梁截面面惯性性矩；；2)楼板为为压型型钢板板上设设混凝凝土现现浇层层，且且与框框架梁梁有可可靠连连接时时，框框架主主梁可可采用用2；计算进行框架地地震作作用计计算时时，模模型中中的柱柱、梁梁及支支撑杆杆件的的变形形和刚刚度的的计算算，应应符合合下列列规定定：1对实腹腹柱，，应计计入弯弯曲变变形；；对于于≤≤4的短柱柱（为为柱柱净高高度，，为为沿验验算平平面的的柱截截面高高度）），尚尚应计计入剪剪切变变形。。对实实腹梁梁，应应计入入弯曲曲变形形；对对于≤≤4的短梁，，（为为梁净跨跨长，为为梁的的截面高高度），，亦应计计入剪切切变形。。计算3)对钢-混凝土组合合楼盖，可可采用梁板板组合截面面的惯性矩矩，其现现浇混凝土土板的有效效宽度，可可按下列公公式中的最最小值采用用：计算排架分析时，柱柱的计算长长度可按下下列规定采采用：1屋架和排架架柱铰接时时，可取至至柱顶。2屋架和排架架柱刚接时时，可取至至屋架下弦弦杆轴线处处。结构地震作用效效应的调整整突出屋面的天窗窗架纵向支支撑抗震验验算，当采采用底部剪剪力法计算算地震作用用时，其天天窗架地震震作用效应应应乘以效效应增大系系数，效应应增大系数数计算应符符合下列要要求：1单跨、边跨跨屋盖或有有约束框排排架结构变变形的内纵纵墙的中间间跨屋盖上上部天窗架架两侧的竖竖向支撑，，效应增大大系数应按按下式计算算：结构地震作作用效应的的调整属于下表所所列的结构构构件及其连连接的地震震作用效应应，应乘以以表中规定定的增大系系数进行调调整。序号结构或构件增大系数1框架的角柱，两个方向均设支撑的共用柱1.32框架中的转换梁1.23框排架结构的柱间支撑交叉形支撑、单斜杆支撑

1.2人字形支撑、门形支撑1.34支承于屋面或平台上且按双质点体系底部剪力法计算时烟囱、放散管3.0管道及其支架1.5抗震验算包含：梁、柱及其其节点抗震震验算；构件连接抗抗震验算；；支撑抗震设设计。抗震验算涉涉及的内容容很多只是是公式化，，涉及内容容要在具体体构件的计计算时查阅阅便可，此此处不再累累赘公式内内容，仅提提出部分讲讲解，公式式请参阅《构筑筑物物抗抗震震设设计计规规范范》，如如有有不不理理解解之之处处可可提提出出来来讨讨论论。。抗震震验验算算框架架梁上上楼楼（（屋屋））面面板板属属于于下下列列情情况况之之一一时时，，可可不不进进行行框框架架梁梁的的整整体体稳稳定定性性验验算算：：1钢梁梁与与混混凝凝土土板板按按组组合合结结构构设设计计。。2钢梁梁上上有有抗抗剪剪连连接接件件的的混混凝凝土土现现浇浇板板。。3在梁梁的的受受压压翼翼缘缘上上密密铺铺钢钢板板且且与与其其牢牢固固连连接接。7度~9度时时，，框框排排架架结结构构主主要要构构件件与与节节点点的的连连接接可可采采用用焊焊接接、、摩摩擦擦型型高高强强度度螺螺栓栓连连接接或或栓栓焊焊混混合合连连接接。。采采用用焊焊接接时时,对框框架架节节点点构构件件板板件件的的对对接接连连接接应应采采用用全全焊焊透透的的焊焊接接连连接接。。抗震震验验算算7度~9度时时，，框框排排架架结结构构构构件件节节点点连连接接的的抗抗震震验验算算，，应应符符合合下下列列规规定定：：1对可可能能出出现现塑塑性性铰铰的的下下列列主主要要节节点点，，应应按按节节点点连连接接的的最最大大承承载载力力不不小小于于构构件件的的塑塑性性承承载载力力进进行行设设计计：：1)框架梁柱节点点连接；2)排架和框架的的柱间支撑与与排架、框架架的节点连接接；3)重要的多层框框排架柱与基基础的刚接节节点连接。2主要的传递或或承受地震作作用的构件拼拼接，当不位位于构件塑性性区时，其承承载力不应小小于该处作用用效应值的1.1倍；同时，梁梁、柱拼接的的受弯承载力力尚不得低于于0.5，和分别别为梁柱截面面的弹性截面面模量和钢材材屈服强度。。抗震验算排架柱间支撑，宜宜采用中心支支撑。支撑的的设置，应符符合下列规定定：1每一个结构单单元的各柱列列，应在其中中部或接近中中部的开间内内沿柱全高设设置一道柱间间支撑[图7.6.1（a）]。7度时，结构单单元长度超过过120m（重屋盖）或或150m（轻屋盖）；；8度、9度时，结构单单元长度超过过90m（重屋盖）或或120m（轻屋盖）时时，宜在单元元长度的1/3处的开间内设设置两道柱间间支撑[图7.6.1（b）]。有吊车的厂厂房，尚应在在结构单元的的两端开间内内的上柱范围围内设置上柱柱支撑。2结构单元内，，沿各柱列的的柱顶宜设置置通长的受压压系杆，受压压系杆可与屋屋架端部系杆杆合并设置。。抗震验算3结构单元内，，各柱列柱间间支撑的侧移移刚度应按下下列规定确定定：1)同列柱内上段段柱的柱间支支撑侧移刚度度，不宜大于于下段柱的柱柱间支撑侧移移刚度；2)同一柱间采用用双片支撑时时，其侧移刚刚度宜相同；；3)结构单单元内内，设设有不不约束束结构构变形形的纵纵向侧侧墙时时，各各柱列列柱间间支撑撑的侧侧移刚刚度宜宜相接接近，，但边边列柱柱的柱柱间支支撑的的侧移移刚度度不宜宜大于于中列列柱柱柱间支支撑的的侧移移刚度度；当当两侧侧边列列柱有有约束束结构构变形形的纵纵向侧侧墙时时，中中列柱柱柱间间支撑撑的侧侧移刚刚度应应大于于边列列柱间间支撑撑的侧侧移刚刚度。。抗震验验算支撑杆件平平面外外长细细比，，宜小小于平平面内内的长长细比比。排架交叉形形柱间间支撑撑，应应符合合下列列规定定：1交叉形形支撑撑斜杆杆的长长细比比，不不应超超过表表7.6.3的规定定。支撑位置烈

度6789上柱支撑250250200150下柱支撑200200150150抗震验验算排架的人字字形和和门形形柱间间支撑撑，应应符合合下列列规定定：1上柱、、下柱柱支撑撑斜杆杆的长长细比比，均均不应应超过过表7.6.3中对下下柱支支撑的的规定定。2压杆强强度设设计值值应乘乘以承承载力力折减减系数数，其其值可可按表表7.6.4取用。。

长细比钢材牌号60708090100120150200Q2350.8160.7920.7690.7470.7270.6890.6390.571Q3450.7850.7580.7330.7090.6870.6460.5940.523抗震验验算框架纵向柱柱间支支撑布布置，，应符符合下下列规规定：：1柱间支支撑宜宜设置置于柱柱列中中部附附近，，当纵纵向柱柱数较较少时时，亦亦可在在两端端设置置。多多层多多跨框框架纵纵向柱柱间支支撑宜宜布置置在质质心附附近，，且宜宜减小小上下下层间间刚心心的偏偏移。。2纵向支支撑宜宜设置置在同同一开开间内内，无无法满满足时时，可可局部部设置置在相相邻的的开间间内。框排架结结构中中排架架屋盖盖支撑撑的布布置,可按《构筑物物抗震震设计计规范范》第6.5节的有有关规规定采采用；；框架架结构构部分分各柱柱列侧侧移刚刚度相相差较较大或或各层层质量量分布布不均均匀，，且可可能造造成结结构扭扭转时时，应应在单单层与与多层层相连连部位位沿全全长设设置纵纵向支支撑。。抗震验算算框架中心支撑撑，应符符合下列列规定：：1支撑形式式应符合合《构筑物抗抗震设计计规范》第7.6.5条的规定定。2支撑压杆杆由组合合截面构构成时，，其板件件宽厚比比不应超超过现行行国家标标准《建筑抗震震设计规规范》GB50011的有关规规定。3支撑杆件件的长细细比，应应符合现现行国家家标准《建筑抗震震设计规规范》GB50011的有关规规定。4人字形支支撑的水水平杆兼兼作框架架横梁时时，构造造上应保保持节点点处梁的的连续贯贯通，计计算框架架梁在重重力荷载载下的内内力时，，不应计计入支撑撑的支承承作用；；但在支支撑计算算时，应应计入由由框架梁梁传来的的重力荷荷载。5框架架各各柱柱列列的的纵纵向向侧侧移移刚刚度度宜宜相相等等或或接接近近。。上上层层支支撑撑的的侧侧移移刚刚度度不不得得大大于于与与其其相相连连的的下下层层支支撑撑的的侧侧移移刚刚度度。。同同一一层层内内设设置置数数道道支支撑撑时时，，其其侧侧移移刚刚度度亦亦应应相相接接近近。。抗震震构构造造措措施施传递递地震震作作用用的的主主要要节节点点及及其其构构件件的的连连接接，，宜宜采采用用高高强强度度螺螺栓栓连连接接，，亦亦可可采采用用焊焊接接连连接接。。8度、、9度时时框框排排架架结结构构主主要要承承重重构构件件的的连连接接，，不不应应采采用用普普通通螺螺栓栓连连接接。。框架架的梁梁、、柱柱刚刚接接时时，，梁梁翼翼缘缘与与柱柱应应采采用用全全焊焊透透焊焊接接，，梁梁