第6.1.1条
高层建筑钢结构除在罕遇地震下出现一系列塑性铰外,在多遇地震下应保证不破坏和不需修理。现行国家标准钢结构设计规范》(GBJ 17)对一般的梁都允许出现少量塑性,即在计算强度时引进大于1的截面塑性发展系数,但对直接承受动荷载的梁,取
。基于上述原因,抗震设计的梁取
。
按照日本的设计做法,在垂直荷载下的梁弯矩取节点弯矩,在水平力作用下的梁弯矩取柱面弯矩。
第6.1.2~6.1.4条
梁的整体稳定性通常通过刚性铺板或支撑体系加以保证,使其不控制设计。地震区高层钢结构的梁和柱形成抗侧力刚架时,更需要保证梁不致失稳。
对按6度抗震设防和非抗震设防的结构,梁的整体稳定可按现行国家标准钢结构设计规范》 (GBJ 17)第4.2.1条规定考虑。这里需要指出,单纯压型钢板做成的铺板,必需在平面内具有相当的抗剪刚度时,才能视为刚性铺板,这一要求按照德国DIN 18800-Ⅱ的规定是
式中,是压型钢板每个波槽都和梁相连接时面板内的抗剪刚度,即
,可由试验确定;
、
、
、
和
分别为梁的翘曲常数、自由扭转常数、绕弱轴的惯性矩、自由长度和高度(图C6.1.3)
。
支座处仅以腹板与柱相连的梁,在梁端截面不能保证完全没有扭转。在需要验算整体稳定时,应乘以 0.85 的降低系数,详见陈绍蕃著:钢结构设计原理》(北京:科学出版社,1987)。按7度或高于7度抗震设防的结构,由于罕遇地震下出现塑性,在可能出现塑性铰的部位(如梁端和集中荷载作用点)应有侧向支承点。由于地震力方向变化,塑性铰弯矩的方向也变化,要求梁上下翼缘均有支撑,这些支撑和相邻支撑点间的距离,应满足现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ
l7-88) 第 9.3.2条对塑性设计的结构要求。在强烈地震作用下,梁弯矩的梯度很大,此时在现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ 17)的式(9.3.2-1),即式
中,可用
代替。在
范围内,
在
至
之间变化。美国加州规范(1988)规定
,但美国 AISC(1986) 极限状态设计 (LRFD) 规范却给出高烈度地震区
,与前者出入甚大,两者分别大体接近现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ 17-88)规范式(9.3.2-1)和(9.3.2-2)的最大和最小值。
第6.1.5条
本条按现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ 17) 拟定,补充了框架梁端部截面的抗剪强度计算公式。
第6.1.6条
梁板件宽度比应随截面塑性变形发展的程度而满足不同要求。形成塑性铰后需要实现较大转动者,要求最严格,按7度或7度以上抗震设防的结构中,梁可能出现塑性铰的区段,应满足表6.1.5的要求,此时转动能力达弹性转动能力的7~9倍。该表的规定与现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ 17-88)表9.1.4的规定相同。
对于非地震区和设防烈度为6度的地震区,当框架梁中可能出现塑性铰时,梁的塑性铰截面转动能力不如强震区高,满足表6.1.5中6度和非抗震设防的宽厚比限值时,截面非弹性转动能力可达弹性转动的3倍,已经够用。 是参照美国 AISC
(LRFD) 规范确定的,
比它稍严。
兼充支撑系统横杆的梁,在受弯的同时受有轴力。若抗震设防的梁端部有可能出现塑性铰,则腹板宽厚比应符合压弯构件塑性设计要求,计算公式见现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ 17-88)表9.1.4。
第6.1.7条
美国加州规范(1988)考虑倾复力矩对传力不连续部位的柱进行竖向荷载组合时,对地震作用按
考虑,设计柱截面时容许应力乘1.7。当
时,大约为将地震作用乘以2。结合我国具体情况,建议对这些部位的地震作用乘以大于1.5的增大系数。