鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能化設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場地條件、結(jié)構(gòu)類型和不規(guī)則性等一系列要求來設(shè)計(jì)，接下來我們就來看看鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能如何做。
1. 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能化設(shè)計(jì)可采用下列基本步驟和方法：
(1)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011的規(guī)定進(jìn)行多遇地震作用驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)承載力及側(cè)移應(yīng)滿足其規(guī)定，位于塑性耗能區(qū)的構(gòu)件進(jìn)行承載力計(jì)算時(shí)，可考慮將該構(gòu)件剛度折減形成等效彈性模型。
(2)抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類)的建筑，可按規(guī)范初步選擇塑性耗能區(qū)的承載性能等級。
(3)按以下有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)防地震下的承載力抗震驗(yàn)算：
1)建立合適的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析;
2)設(shè)定塑性耗能區(qū)的性能系數(shù)、選擇塑性耗能區(qū)截面，使其實(shí)際承載性能等級與設(shè)定的性能系數(shù)盡量接近;
3)其他構(gòu)件承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)進(jìn)行計(jì)入性能系數(shù)的內(nèi)力組合效應(yīng)驗(yàn)算，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力滿足延性等級為Ⅴ級的內(nèi)力組合效應(yīng)驗(yàn)算時(shí)，可忽略機(jī)構(gòu)控制驗(yàn)算;
4)必要時(shí)可調(diào)整截面或重新設(shè)定塑性耗能區(qū)的性能系數(shù)。
(4)構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的延性等級應(yīng)根據(jù)設(shè)防類別及塑性耗能區(qū)最低承載性能等級按規(guī)范確定，并按本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對不同延性等級的相應(yīng)要求采取抗震措施。
(5)當(dāng)塑性耗能區(qū)的最低承載性能等級為性能5、性能6或性能7時(shí)，通過罕遇地震下結(jié)構(gòu)的彈塑性分析或按構(gòu)件工作狀態(tài)形成新的結(jié)構(gòu)等效彈性分析模型，進(jìn)行豎向構(gòu)件的彈塑性層間位移角驗(yàn)算，應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011的彈塑性層間位移角限值;當(dāng)所有構(gòu)造要求均滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性等級為Ⅰ級的要求時(shí)，彈塑性層間位移角限值可增加25%。
2. 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能系數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)整個(gè)結(jié)構(gòu)中不同部位的構(gòu)件、同一部位的水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件，可有不同的性能系數(shù);塑性耗能區(qū)及其連接的承載力應(yīng)符合強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件的要求;
(2)對框架結(jié)構(gòu)，同層框架柱的性能系數(shù)宜高于框架梁;
(3)對支撐結(jié)構(gòu)和框架-中心支撐結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)，同層框架柱的性能系數(shù)宜高于框架梁，框架梁的性能系數(shù)宜高于支撐;
(4)框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)，同層框架柱的性能系數(shù)宜高于支撐，支撐的性能系數(shù)宜高于框架梁，框架梁的性能系數(shù)應(yīng)高于消能梁段;
(5)關(guān)鍵構(gòu)件的性能系數(shù)不應(yīng)低于一般構(gòu)件。
3. 采用抗震性能化設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其材料應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)鋼材的質(zhì)量等級應(yīng)符合下列規(guī)定：
1)當(dāng)工作溫度高于0℃時(shí)，其質(zhì)量等級不應(yīng)低于B級;
2)當(dāng)工作溫度不高于0℃但高于—20℃時(shí)，Q235、Q345鋼不應(yīng)低于B級，Q390、Q420及Q460鋼不應(yīng)低于C級;
3)當(dāng)工作溫度不高于—20℃時(shí)，Q235、Q345鋼不應(yīng)低于C級，Q390、Q420及Q460鋼不應(yīng)低于D級。
(2)構(gòu)件塑性耗能區(qū)采用的鋼材尚應(yīng)符合下列規(guī)定：
1)鋼材的屈服強(qiáng)度實(shí)測值與抗拉強(qiáng)度實(shí)測值的比值不應(yīng)大于0.85;
2)鋼材應(yīng)有明顯的屈服臺(tái)階，且伸長率不應(yīng)小于20%;
3)鋼材應(yīng)滿足屈服強(qiáng)度實(shí)測值不高于上一級鋼材屈服強(qiáng)度規(guī)定值的條件;
4)鋼材工作溫度時(shí)夏比沖擊韌性不宜低于27J。
(3)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件關(guān)鍵性焊縫的填充金屬應(yīng)檢驗(yàn)Ⅴ形切口的沖擊韌性，其工作溫度時(shí)夏比沖擊韌性不應(yīng)低于27J。
4. 鋼結(jié)構(gòu)布置應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011的規(guī)定。
5. 結(jié)構(gòu)的分析模型及其參數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)模型應(yīng)正確反映構(gòu)件及其連接在不同地震動(dòng)水準(zhǔn)下的工作狀態(tài);
(2)整個(gè)結(jié)構(gòu)的彈性分析可采用線性方法，彈塑性分析可根據(jù)預(yù)期構(gòu)件的工作狀態(tài)，分別采用增加阻尼的等效線性化方法及靜力或動(dòng)力非線性設(shè)計(jì)方法;
(3)在罕遇地震下應(yīng)計(jì)入重力二階效應(yīng);
(4)彈性分析的阻尼比可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011的規(guī)定采用，彈塑性分析的阻尼比可適當(dāng)增加，采用等效線性化方法時(shí)不宜大于5%;
(5)構(gòu)成支撐系統(tǒng)的梁柱，計(jì)算重力荷載代表值產(chǎn)生的效應(yīng)時(shí)，不宜考慮支撐作用。
6. 柱腳的承載力驗(yàn)算應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)支撐系統(tǒng)的立柱柱腳的極限承載力，不宜小于與其相連斜撐的1.2倍屈服拉力產(chǎn)生的剪力和組合拉力。
(2)柱腳進(jìn)行受剪承載力驗(yàn)算時(shí)，剪力性能系數(shù)不宜小于1.0。
(3)對于框架結(jié)構(gòu)或框架承擔(dān)總水平地震剪力50%以上的雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中框架部分的框架柱柱腳，采用外露式柱腳時(shí)，錨栓宜符合下列規(guī)定：
1)實(shí)腹柱剛接柱腳，按錨栓毛截面屈服計(jì)算的受彎承載力不宜小于鋼柱全截面塑性受彎承載力的50%;
2)格構(gòu)柱分離式柱腳，受拉肢的錨栓毛截面受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值不宜小于鋼柱分肢受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的50%;
3)實(shí)腹柱鉸接柱腳，錨栓毛截面受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值不宜小于鋼柱最薄弱截面受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的50%。
7. 抗震設(shè)防的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB 50661-2011的規(guī)定，結(jié)構(gòu)高度大于50m或地震烈度高于7度的多高層鋼結(jié)構(gòu)截面板件寬厚比等級不宜采用S5級;截面板件寬厚比等級采用S5級的構(gòu)件，其板件經(jīng)修正后宜滿足S4級截面要求。
8. 構(gòu)件塑性耗能區(qū)應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)塑性耗能區(qū)板件間的連接應(yīng)采用完全焊透的對接焊縫;
(2)位于塑性耗能區(qū)的梁或支撐宜采用整根材料，當(dāng)熱軋型鋼超過材料最大長度規(guī)格時(shí)，可進(jìn)行等強(qiáng)拼接;
(3)位于塑性耗能區(qū)的支撐不宜進(jìn)行現(xiàn)場拼接。
9. 在支撐系統(tǒng)之間，直接與支撐系統(tǒng)構(gòu)件相連的剛接鋼梁，當(dāng)其在受壓斜桿屈曲前屈服時(shí)，應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)的框架梁設(shè)計(jì)，非塑性耗能區(qū)內(nèi)力調(diào)整系數(shù)可取1.0，截面板件寬厚比等級宜滿足受彎構(gòu)件S1級要求。
10.當(dāng)框架結(jié)構(gòu)塑性耗能區(qū)延性等級為Ⅰ級或Ⅱ級時(shí)，梁柱剛性節(jié)點(diǎn)應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)梁翼緣與柱翼緣焊接時(shí)，應(yīng)采用全熔透焊縫。
(2)在梁翼緣上下各600mm的節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，柱翼緣與柱腹板間或箱形柱壁板間的連接焊縫應(yīng)采用全熔透焊縫。在梁上、下翼緣標(biāo)高處設(shè)置的柱水平加勁肋或隔板的厚度不應(yīng)小于梁翼緣厚度。
(3)梁腹板的過焊孔應(yīng)使其端部與梁翼緣和柱翼緣間的全熔透坡口焊縫完全隔開，并宜采用改進(jìn)型過焊孔，亦可采用常規(guī)型過焊孔。
(4)梁翼緣和柱翼緣焊接孔下焊接襯板長度不應(yīng)小于翼緣寬度加50mm和翼緣寬度加兩倍翼緣厚度;與柱翼緣的焊接構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：
1)上翼緣的焊接襯板可采用角焊縫，引弧部分應(yīng)采用繞角焊;
2)下翼緣襯板應(yīng)采用從上部往下熔透的焊縫與柱翼緣焊接。
11. 當(dāng)梁柱剛性節(jié)點(diǎn)采用骨形節(jié)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)內(nèi)力分析模型按未削弱截面計(jì)算時(shí)，無支撐框架結(jié)構(gòu)側(cè)移限值應(yīng)乘以0.95;鋼梁的撓度限值應(yīng)乘以0.90。
(2)進(jìn)行削弱截面的受彎承載力驗(yàn)算時(shí)，削弱截面的彎矩可按梁端彎矩的0.80倍進(jìn)行驗(yàn)算。
(3)梁的線剛度可按等截面計(jì)算的數(shù)值乘以0.90倍計(jì)算。
(4)強(qiáng)柱弱梁應(yīng)滿足規(guī)范要求。
(5)骨形削弱段應(yīng)采用自動(dòng)切割，尺寸可按規(guī)范規(guī)定計(jì)算。
12. 當(dāng)梁柱節(jié)點(diǎn)采用梁端加強(qiáng)的方法來保證塑性鉸外移要求時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)加強(qiáng)段的塑性彎矩的變化宜與梁端形成塑性鉸時(shí)的彎矩圖相接近;
(2)采用蓋板加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，蓋板的計(jì)算長度應(yīng)以離開柱子表面50mm處為起點(diǎn);
(3)采用翼緣加寬的方法時(shí)，翼緣邊的斜角不應(yīng)大于1：2.5;加寬的起點(diǎn)和柱翼緣間的距離宜為(0.3～0.4)hb，hb為梁截面高度;翼緣加寬后的寬厚比不應(yīng)超過13εk;
(4)當(dāng)柱子為箱形截面時(shí)，宜增加翼緣厚度。
13. 當(dāng)框架梁上覆混凝土樓板時(shí)，其樓板鋼筋應(yīng)可靠錨固。
14. 框架-中心支撐結(jié)構(gòu)的框架部分，即不傳遞支撐內(nèi)力的梁柱構(gòu)件，其抗震構(gòu)造應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定的延性等級按框架結(jié)構(gòu)采用。
15. 支撐長細(xì)比、截面板件寬厚比等級應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性等級符合規(guī)范要求，其中支撐截面板件寬厚比應(yīng)按對應(yīng)的構(gòu)件板件寬厚比等級的限值采用。
16. 中心支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)支撐宜成對設(shè)置，各層同一水平地震作用方向的不同傾斜方向桿件截面水平投影面積之差不宜大于10%;
(2)交叉支撐結(jié)構(gòu)、成對布置的單斜桿支撐結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)，當(dāng)支撐斜桿的長細(xì)比大于130，內(nèi)力計(jì)算時(shí)可不計(jì)入壓桿作用僅按受拉斜桿計(jì)算，當(dāng)結(jié)構(gòu)層數(shù)超過兩層時(shí)，長細(xì)比不應(yīng)大于180。
17. 鋼支撐連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)支撐和框架采用節(jié)點(diǎn)板連接時(shí)，支撐端部至節(jié)點(diǎn)板最近嵌固點(diǎn)在沿支撐桿件軸線方向的距離，不宜小于節(jié)點(diǎn)板的2倍;
(2)人字形支撐與橫梁的連接節(jié)點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置側(cè)向支承，軸力設(shè)計(jì)值不得小于梁軸向承載力設(shè)計(jì)值的2%。
18. 當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性等級為Ⅰ級時(shí)，消能梁段的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)當(dāng)Np,l>0.16Afy時(shí)，消能梁段的長度應(yīng)符合下列規(guī)定：
(2)消能梁段的腹板不得貼焊補(bǔ)強(qiáng)板，也不得開孔。
(3)消能梁段與支撐連接處應(yīng)在其腹板兩側(cè)配置加勁肋，加勁肋的高度應(yīng)為梁腹板高度，一側(cè)的加勁肋寬度不應(yīng)小于(bf/2—tw)，厚度不應(yīng)小于0.75tw和10mm中的較大值。
(4)消能梁段應(yīng)按要求在其腹板上設(shè)置中間加勁肋：中間加勁肋應(yīng)與消能梁段的腹板等高;當(dāng)消能梁段截面高度不大于640mm時(shí)，可配置單向加勁肋;當(dāng)消能梁段截面高度大于640mm時(shí)，應(yīng)在兩側(cè)配置加勁肋，一側(cè)加勁肋的寬度不應(yīng)小于(bf/2—tw)，厚度不應(yīng)小于tw和10mm中的較大值。
(5)消能梁段與柱連接時(shí)，其長度不得大于1.6Wp,lfy/Vl，且應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
(6)消能梁段兩端上、下翼緣應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐，支撐的軸力設(shè)計(jì)值不得小于消能梁段翼緣軸向承載力設(shè)計(jì)值的6%。
19.實(shí)腹式柱腳采用外包式、埋入式及插入式柱腳的埋入深度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011或《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50191的有關(guān)規(guī)定。
