16
P-Delta效应
17
二阶弹性分析方法

一阶弯矩放大法‘B1-B2“法：
其中 GB的公式类似，但缺少B1系数： 类似B1的系数出现在：
Cm 为等效弯矩系数
18
直接分析法和有效长度法
19
分析流程：
20
3.构件稳定设计
受拉构件 验算两种情况：
毛截面应力小于屈服强度：
净截面应力小于极限抗拉强度：
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受弯构件
根据截面形状，按下表计算不同的极限失稳状态：
26
受弯构件
相当于GB的等效临界弯矩系数βb
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受弯对称工字型截面或槽钢：
两种极限状态（取较小值）：
28
受弯对称工字型截面或槽钢：
29
4. 节点设计概述



4.1 螺栓连接设计 4.2 焊缝连接设计 4.3 连接板件设计 4.4 几种常用的连接构造

31
4. 节点设计概述
螺栓设计的其他考虑： 1.构造要求： 螺栓开孔，间距（min 2 2/3 d,3d preferred)，边距等要求

32
4. 节点设计概述
螺栓设计的其他考虑： 2.荷载偏心设计考虑： 二种方法：

瞬心法（塑性法）
弹性设计法
33
4.2 焊缝连接设计
焊缝类型： 熔透焊（CJP） 半熔透焊（PJP） 角焊缝（fillet weld） 焊缝计算的几个问题： 焊缝强度：焊条FEXX =70 ksi (相当于E55型焊条，适用于A572) 设计强度为0.6 FEXX ， f = 0.75 (LRFD)
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2. 整体稳定设计要求（继续）
整体稳定设计： 1. 需要选择合适的结构体系： 有支撑框架（Braced-Frame）和剪力墙系统； 刚接框架（Moment Frame）; 重力框架（Gravity Framing）系统（即摇摆柱，其侧向 稳定需要以上两种系统提供）； 组合系统。 2.需要选择合适的结构分析方法： 有效长度系数法（Effective Length Method）； 直接分析法（Direct Analysis Method)； 一阶弹性分析（First-order Analysis Method)
AISC官方网站：
8
二、钢结构设计规范AISC360-05
总的设计要求 2. 整体稳定分析和设计要求 3. 构件稳定设计要求 4. 节点设计概述
1.
9
1. 总的设计要求
开篇：本规范适用于低地震区（抗震调整系数R<=3), 否则需要结合AISC 341钢结构抗震规范；且不是核电 设施； 材料要求： 钢材：全部采用ASTM标准 一般结构钢,钢板:ASTM A36 (Q235) A572 (Q345) 螺栓、垫片和螺母 都有明确的要求： 地脚螺栓：A307； 高强螺栓; A325（8.8级） A490（10.9级）; 垫片:F436； 螺母：A194，A563
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抗震钢结构的材料
只有下列材料被允许用于抗震钢结构： ASTM A36,A53, A500,A501,A572, A588, A913, A992; 设计包括E=Ω0 QE 时考虑要屈服的构件，Fy≤50ksi 但不限制A588或A913的65级钢的柱子，这些柱子仅仅期 望会在柱脚出现屈服。
4
荷载规范ASCE 7简介（接上）

荷载组合方式
Strength design：
Allowable stress design：
说明：因为地震加速度已经加过系数，即已经是极限 强度水平，所以对于极限强度设计，地震荷载E的系数 为1.0.
5
荷载规范ASCE 7（接上）
6
混凝土规范ACI 318
ACI :American Concrete Insitute (美国混凝土学会） ACI 318 是美国混凝土学会的一个分会，负责通用的 混凝土结构规范的编写 ACI318-08 （最新) 包括： 混凝土结构分析方法 受弯、压弯、抗剪等等承载力计算； 构造和施工的要求； 注意：ACI318也包括了基础设计的要求但不包含地基承 载力计算，美国没有专门的地基基础设计规范
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轴心受压构件
22
临界长细比λp
弹性屈曲和非弹性屈曲的临界长细比λ 或临界屈曲应力 Fe
p
(limiting KL/r)
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其它需要考虑的情况

如果flange and web is slender尚需要折减稳定曲线(折 减系数Qs Qa)
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其它需要考虑的情况

以上只是柱子的flexural buckling, 但当截面是十字, 单 轴对称(角钢,T型钢)等,尚有Torsional, flexural-torsional buckling 发生.
其他一些连接设计的考虑：

撬力作用；

转动的延性；
构造规定，铰接节点如果采用端板或双角钢连接时，端板或 双角钢腹板厚度不能超过16mm，否则应该按照下面公式验 算
39
其他一些连接设计的考虑：
40
其他一些连接设计的考虑

集中力作用
41
常见的连接形式：

刚接（Moment Connection）

55
宽厚比限值

宽厚比限值
56
保护区（Protected Zone)
57
Protected Zone
58
特殊抗弯框架的一些设计概念

强柱弱梁
即

梁柱节点域设计
构造要求：
59
End of Presentation
QUESTIONS ?
60
45
地震的基本计算和要求：

地震力的计算(ASCE 7-05)：
设计反应谱
46
地震力效应分析方法：

等效静力法； 反应谱法； 时程法
47
等效法（底部剪力法）
48
地震力的垂直分布和偏心扭矩
并且需要考虑5%的偶然偏心扭矩
49
层间位移比
50
层间位移比限制（大震下的塑性位移）
常见的钢结构抗震体系 R Ω0 Cd 值
Prepared by: 杨春晖 Prepared by:
Civil Structural 16 April 2003
美国结构设计规范简介 Training Manual
1
美国结构设计规范简介 一、主要结构设计规范体系介绍 二、钢结构设计规范AISC360-05简介 三、抗震相关内容简介
2
一、主要结构设计规范体系介绍

详见规范第B章节
11
1. 总的设计要求（继续）

宽厚比，高厚比的要求：
截面分类: COMPACT;NON-COMPACT;SLENDERNESS. AISC允许局部屈曲
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2. 整体稳定设计要求

稳定设计是钢结构设计的重点 稳定设计分为整体稳定设计和构件稳定设计（有效长 度系数或计算长度系数是联系两者的桥梁）

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1. 总的设计要求（继续）

设计要求 承载力设计要求： Ru ≤ Φ Rn
极限荷载组合效应 ≤（抵抗折减系数）* （名义承载力）
整体稳定设计要求（见后面介绍） 节点设计要求： 铰接（Simple Connection） 刚接（Moment Connection）又分为FR（全刚）和PR（半 刚性连接），一般采用FR 积水设计要求，疲劳设计要求，防火、腐蚀设计要求 等
支撑框架

特殊中心支撑框架（SCBF); 普通中心支撑框架（OCBF); 偏心支撑框架(EBF); 屈曲约束支撑框架（BRBF）
钢板剪力墙（Special Plate Shear Walls)
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抗震设计的几个问题



抗震钢结构的材料 宽厚比限值, 保护区（Protected Zone) 特殊抗弯框架的一些设计概念
30
4. 节点设计概述
4.1 螺栓连接设计 高强螺栓材料：ASTM A325 和 A490 三种连接类型必须由设计指明： Snug-tightened; 无预拉力的要求，设计施工比较简单； 相当于GB的高强承压型（bearing-type) Pretensioned; 有预拉力的要求，较少用； Slip-critical 有预拉力和摩擦面要求，相当于GB的高强摩擦型，但 仍然需要验算承压强度 See Page 167 of AISC 360

相关中文参考资料： 1.《混凝土结构设计》A.H.尼尔逊 著 中国建筑工业出版社 3. 《基础工程分析与设计》约瑟夫· 波勒斯 著 中国建筑工业出版社 E·
7
钢结构设计规范AISC 360



AISC American Institute of Steel Construction（美国钢结 构学会） AISC 360-05 是一本LRFD和ASD合一的规范，但本质上 是一本LRFD钢结构设计规范（13th Manual)； ASD规范是AISC于1989年出版，也是最后一本ASD钢 结构设计规范 (ASD 9th Manual) AISC 341-05 是一本单独的钢结构抗震设计规范（ Seismic Manual)

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焊缝计算的几个问题：

正面角焊缝增大系数：
q = 90 deg. 增大系数1.5

偏心荷载时的计算方法：瞬心法和弹性设计法
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连接板件的破坏：

受拉破坏

剪切破坏
36lock shear）
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连接板件的破坏：

Whitmore 有效宽度