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塑性耗能構件剛度折減系數

鋼結構抗震設計的思路是進行塑性鉸機構控制,由于非塑性耗能區構件和節點的承載力設計要求取決于結構體系及構件塑性耗能區的性能,因此新鋼標僅規定了構件塑性耗能區的抗震性能目標。對于框架結構,除單層和頂層框架外,塑性耗能區宜為框架梁端;對于支撐結構,塑性耗能區宜為成對設置的支撐;對于框架-中心支撐結構,塑性耗能區宜為成對設置的支撐、框架梁端;對于框架-偏心支撐結構,塑性耗能區宜為耗能梁段、框架梁端。結構變形的完好指的是承載力設計值滿足彈性計算內力設計值的要求,基本完好是指承載力設計值滿足剛度適當折減后的內力設計值要求或承載力標準值滿足要求,輕微變形指層間位移約為1/200時塑性耗能區的變形,顯著變形指層間側移為1/50-1/40時,塑性耗能區的變形。

對于塑性耗能梁及塑性耗能支撐等構件,設計人員可根據選定的結構構件的性能等級,定義剛度折減系數,該剛度折減系數是針對中震模型下的,小震下不起作用。在SATWE程序中,如果選擇框架結構,程序會自動判斷所有的主梁為塑性耗能構件,定義的折減系數對于所有的主梁兩端均起作用。如果是框架-支撐結構體系,程序同時判斷默認所有的支撐構件與梁均為耗能支撐,該折減系數同樣對兩者起作用。如果要修改塑性耗能構件單構件的剛度折減系數可以在選擇如圖12所示的“鋼結構設計標準的性能目標”菜單下,進行單個構件剛度折減系數的定義,塑性耗能支撐構件默認自動讀取前面整體參數中定義的剛度折減系數。

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▲圖12 按照鋼結構設計標準選擇單構件性能目標

2.4.4 非塑性耗能區內力調整系數

按照新鋼標,對于框架結構與框架-支撐中的非塑性耗能構件需要進行中震下的承載力驗算,驗算的時候對于中震下水平地震作用進行內力調整,該調整系數與性能等級及結構體系有關,應按照如圖13所示的公式即新鋼標17.2.2-1進行計算。公式中的Ωmin的值按照對應的性能等級確定。βe的取值按照圖 7.3-8新鋼標要求執行。

 

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▲圖 13 新鋼標17.2.2-1公式

 

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▲圖14 新鋼標對于非塑性耗能構件βe的確定

 

注意:由于SATWE程序中結構體系沒有支撐系統,軟件對于所有的非塑性耗能構件的內力調整系數均按照1.1ηy確定。

該處的非塑性耗能區內力調整系數是針對全樓的參數,但是實際工程中塑性耗能區對于不同樓層新鋼標要求是不同的。新鋼標在17.2.5-3條中明確要求“框架柱應該按壓彎構件計算,計算彎矩效應和軸力時,其非塑性耗能區內力調整系數不宜小于1.1ηy。對框架結構,進行受剪計算時,剪力應按照鋼標17.2.5-5計算;計算彎矩效應時,多高層鋼結構底層柱的非塑性耗能區內力調整系數不應小于1.35。”對于框架結構底層柱的“非塑性耗能區內力調整系數”SATWE程序默認為1.35,無需設計人員填入。其他層自動讀取性能設計參數中填入的“非塑性耗能區內力調整系數”。如果要按照樓層進行該調整系數的修改,可在SATWE軟件“層塔屬性”下進行各類非塑性耗能構件的內力調整系數定義,如圖15所示,當然在此處也可以按照樓層進行不同的寬厚比等級、性能等級及延性等級等的定義。

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▲圖15 按樓層定義各類

非塑性耗能構件內力調整系數

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