最新钢结构设计规范(GB50017-2014)深圳宣贯课件--钢规抗震剖析

创新提升价值精诚建造未来中冶京诚术应用研讨会用研讨会钢结构：理论、试验、计算、案例——规范（《钢结构设计规范》（GB50017-201X）内容简介抗震）王立军创新提升价值精诚建造未来中冶京诚汶川地震实录地震对结构的影响系统地呈现出设计和施工中的错误，甚至是微小的错误。——N.MNewmark&E.Rosenblueth强震区特大震下未倒的建筑物是地震工程的活化石每一个未倒的建筑物后面都有一个我们需探寻的秘密文中照片均来自中国建筑科学研究院主编的“2008年汶川地震建筑震害图片集”，向作者致谢！创新提升价值精诚建造未来中冶京诚一、砖混结构——砖混窗下墙剪切裂缝，相当于剪力墙的连梁破坏。通过其耗能，保护了整体墙体，棉竹汉旺镇Ⅹ-Ⅺ度，设防Ⅻ度，受特大震。办公楼，五层砖混，结构布置均匀，未倒。33创新提升价值精诚建造未来中冶京诚映秀镇漩口中学，五层砖混，底部一层整体倒塌，楼梯间破坏，窗间墙剪切破坏，耗能，保护结构，注意是窗间墙破坏，不是窗下墙。连梁和墙体谁先坏？23一、砖混结构——砖混创新提升价值精诚建造未来中冶京诚6层砖混住宅，外墙水平错位，滑移隔震。F=m*aa小了，滑动摩擦起作用56一、砖混结构——砖混创新提升价值精诚建造未来中冶京诚砖混楼，楼梯间为砼框架，楼倒梯留，延性好，巨震避震单元30一、砖混结构——砖混创新提升价值精诚建造未来中冶京诚5层底框住宅，二层破坏严重，首层柔性反例58一、砖混结构——底框创新提升价值精诚建造未来中冶京诚圈梁、构造柱相当于剪力墙的约束边框，楼未倒64一、砖混结构——底框创新提升价值精诚建造未来中冶京诚四层砖混完好，屋顶破坏。高振型作用，鞭梢效应69一、砖混结构——屋顶突出部位创新提升价值精诚建造未来中冶京诚汉旺两楼碰撞，破坏严重，未倒。碰撞耗能76一、砖混结构——碰撞创新提升价值精诚建造未来中冶京诚6层框架，柔性首层。一层无墙，侧移大99二、钢筋混凝土——框架创新提升价值精诚建造未来中冶京诚2层框架，Ⅹ-Ⅺ度，未倒，典型。7度设防，受特大震114二、钢筋混凝土——框架创新提升价值精诚建造未来中冶京诚131二、钢筋混凝土——填充墙13层框架，墙X型裂缝，表明参与受力，当剪力墙用创新提升价值精诚建造未来中冶京诚填充墙倒塌，这种砌块墙以后别用了141二、钢筋混凝土——填充墙创新提升价值精诚建造未来中冶京诚德阳体育馆，屋面为网架结构，结构轻，地震力小，震害轻，作为避震场所146三、体育馆创新提升价值精诚建造未来中冶京诚农贸市场，是真正钢结构吗？符合规范吗？地震不控制，2倍地震力，弹性设计，刚度控制150三、体育馆创新提升价值精诚建造未来中冶京诚绵阳三台体育馆，建于1989年，应用79年规范，正式建筑，简易结构，没坏151三、体育馆创新提升价值精诚建造未来中冶京诚青川中学礼堂，（砖壁柱+木屋架）未倒，倒的是雨棚榀，形成短柱。青川9度区，设防，01-7度，90-7度，77无设防。未加固152三、体育馆创新提升价值精诚建造未来中冶京诚四、单层工业厂房单层厂房空旷，通常吊车荷载起控制作用，地震震害相对较轻，砼柱，混凝土屋架，大型屋面版，结构震害较重；钢结构柱，钢屋架，轻屋面，震害轻156砼柱，预应力混凝土屋架，大型屋面板，局部屋面倒塌创新提升价值精诚建造未来中冶京诚门式钢架，轻屋面，基本完好168四、单层工业厂房创新提升价值精诚建造未来中冶京诚五、古建筑205绵竹回漾塔，底部破坏，砖塔创新提升价值精诚建造未来中冶京诚绵竹基督教堂，穿斗式木结构，结构完好。排架结构，无纵向撑207五、古建筑创新提升价值精诚建造未来中冶京诚木廊桥，乾隆年间，横向抬梁式，纵向穿斗式，完好212思考：为何古人不打纵向撑？受力均匀五、古建筑创新提升价值精诚建造未来中冶京诚六、烟囱、水塔214什邡市砖烟囱，顶部破坏，齐碴。不是压弯破坏。拉断，应力波？竖向地震力！F竖=f(mi*hi)上部竖向地震力大创新提升价值精诚建造未来中冶京诚陕西洛阳150m混凝土烟囱完好无损215六、烟囱、水塔创新提升价值精诚建造未来中冶京诚都江堰砖水塔下部破坏220六、烟囱、水塔创新提升价值精诚建造未来中冶京诚七、其他222北川县城被山体滑坡掩埋创新提升价值精诚建造未来中冶京诚地震地面裂缝225七、其他创新提升价值精诚建造未来中冶京诚白鹿镇中心学校地面隆起2M，房屋无损，如考虑结构地基为一整体，地基耗能了，保护了结构226七、其他创新提升价值精诚建造未来中冶京诚百花大桥，连梁破坏，柱破坏227七、其他创新提升价值精诚建造未来中冶京诚百花大桥橡胶支座变形耗能，保护节点228七、其他创新提升价值精诚建造未来中冶京诚九、砖混结构民居183安县秀水镇，3层底框，正规设计，建于2004年。完好，周边民居倒塌创新提升价值精诚建造未来中冶京诚■结构抗震设计，应以塑性耗能机制，抵御强震的打击■抗震设计是以结构强度和延性的最佳组合，实现最为经济的抗震设防十、小结结构■创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计——构件设防地震内力性能组合值；E2GEEhk2Evk20.4iSSSSE2kSR钢结构抗震性能化设计：设定构件塑性耗能区，引入结构性能系数，通过结构的延性抵抗地震作用钢结构构件的承载力计算：E2SGES——构件重力荷载代表值产生的效应，按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011或《构筑物抗震设计规范》GB50191的规定采用；SEhk2、SEvk2——分别为按弹性或等效弹性计算的构件水平设防地震作用标准值效应、8度且高度大于50m时按弹性或等效弹性计算的构件竖向设防地震作用标准值效应；Rk——按屈服强度计算的构件实际截面承载力标准值；Ωi——性能系数创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计例：8度，0.2g，100m高，框架结构创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计一、确定结构性能等级性能等级地震动水准多遇地震设防地震罕遇地震性能1完好完好基本完好性能2完好基本完好基本完好~轻微变形性能3完好实际承载力满足高性能系数的要求轻微变形性能4完好实际承载力满足较高性能系数的要求轻微变形~中等变形性能5完好实际承载力满足中性能系数的要求中等变形性能6基本完好实际承载力满足低性能系数的要求中等变形~显著变形性能7基本完好实际承载力满足最低性能系数的要求显著变形表17.1.3构件塑性耗能区的抗震性能等级和目标注：1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。2完好指承载力设计值满足弹性计算内力设计值的要求；基本完好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；轻微变形指层间侧移约1/200时塑性耗能区的变形；显著变形指层间侧移1/50~1/40时塑性耗能区的变形。3性能1至性能7性能目标依次降低,性能系数的高、低取值见本规范17.2节。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计抗震设防类别为标准设防类（丙类）的建筑，可按表17.1.4-1初步选择塑性耗能区的性能等级。表17.1.4-1塑性耗能区性能等级参考选用表设防烈度单层H≤50m50mH≤100m6度（0.05g）性能3~7性能4~7性能5~77度（0.10g）性能3~7性能5~7性能6~77度（0.15g）性能4~7性能5~7性能6~78度（0.20g）性能4~7性能6~7性能78度，100m高，选性能7创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计二、确定结构延性等级根据设防类别和塑性耗能区最低性能等级确定构件和节点的延性等级。表17.1.4-2结构构件最低延性等级构件和节点延性等级Ⅰ级设防类别塑性耗能区最低性能等级性能1性能2性能3性能4性能5性能6性能7适度设防类（丁类）———Ⅴ级Ⅳ级Ⅲ级Ⅱ级标准设防类（丙类）——Ⅴ级Ⅳ级Ⅲ级Ⅱ级Ⅰ级重点设防类（乙类）—Ⅴ级Ⅳ级Ⅲ级Ⅱ级Ⅰ级—特殊设防类（甲类）Ⅴ级Ⅳ级Ⅲ级Ⅱ级Ⅰ级——创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计三、确定结构性能系数Ω1.确定塑性耗能区目标性能系数最小值根据性能等级，确定塑性耗能区目标性能系数最小值。梁端塑性耗能区性能系数为0.275性能等级性能1性能2性能3性能4性能5性能6性能7性能系数最小值1.100.90.700.550.450.350.275表17.2.2-1规则结构塑性耗能区不同性能等级对应的性能系数最小值框架结构，梁端为塑性耗能区。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计2.计算塑性耗能区实际性能系数最小值结构计算，得到梁端实际性能系数，必要时调整截面，使计算得到的梁端实际性能系数接近0.275。从中选出最小值a0EyGEEvk2Ehk20.4WfMMMa0yf——构件塑性耗能区实际性能系数；WE——构件塑性耗能区截面模量，按表17.2.2-2取值；——钢材屈服强度；MGE——重力荷载代表值产生的弯矩效应；MEhk2、MEvk2——分别为按弹性或等效弹性计算的构件水平设防地震作用标准值的弯矩效应、8度且高度大于50m时按弹性或等效弹性计算的构件竖向设防地震作用标准值的弯矩效应；a0a,minia,mini截面板件宽厚比等级S1S2S3S4S5构件截面模量EpWWExWWEWWEeWW表17.2.2-2构件截面模量WE取值pWxWe注：为塑性截面模量；为截面塑性发展系数，按本规范表8.1.1采用；为弹性截面模量；为梁截面模量考虑腹板有效高度的折减系数，按本规范式（6.5.1-4）计算。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计3.计算结构性能系数Ω得到结构性能系数Ωae,miniiieyya,mini——i层构件性能系数，通常结构取统一的一个性能系数；——水平地震作用非塑性耗能区内力调整系数，以保证非塑性耗能区不先屈服于塑性耗能区。塑性耗能区构件应取1.0，其余构件不宜小于1.1，1.1为耗能区钢材强化系数，为耗能区钢材超强系数，可按表17.2.2-3取值；——i层构件塑性耗能区实际性能系数最小值；创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计——构件设防地震内力性能组合值；E2GEEhk2Evk20.4iSSSSE2kSR四、钢结构构件的承载力计算E2SGES——构件重力荷载代表值产生的效应，按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011或《构筑物抗震设计规范》GB50191的规定采用；SEhk2、SEvk2——分别为按弹性或等效弹性计算的构件水平设防地震作用标准值效应、8度且高度大于50m时按弹性或等效弹性计算的构件竖向设防地震作用标准值效应；Rk——按屈服强度计算的构件实际截面承载力标准值；Ωi——性能系数，可取一个值Ω。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计五、钢结构构件计算（一）构件1.框架梁强剪弱弯Eb,AyEb,BypbGbnWfWfVVl创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢结构抗震性能化设计2.框架柱（1）压弯计算内力调整系数βe≧1.1ηy（2）强柱弱梁（3）强剪弱弯EcycpcyEbybWfNAWfEc,AyEc,BypcGcnWfWfVVh创新提升价值精诚建造未来中冶京诚《钢结构设计规范》（GB50017—201X）钢