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2024-04-05

地震配置

抗震设计配置目前适用于采用下列规范的钢结构设计:

  • AISC 360
  • CSA S16

这些配置控制着对某个对象进行抗震验算时所依据的标准。您可以在此处根据 AISC 341 [1] 或 CSA S16 [2] 为抗震设计定义抗震力体系 (SFRS) 类型。

信息

设计配置的概念在 钢结构设计 章节中描述。

抗震配置可以在 全局设置 中激活。

重要

抗震配置的规定适用于所有分配了该配置的杆件和杆件集。如果在 设计对象 列表中未给某个对象分配配置,则不会对该对象进行设计验算。

AISC 360

基本

在此类别中,您可以定义抗震力体系和杆件类型。

抗震力体系

列表中提供了六种抗震力体系 (SFRS) 类型。

杆件类型

使用该列表定义抗震杆件类型。选项取决于您选择的 SFRS。

需要根据每种配置选择的 SFRS 类型和杆件类型,考虑各种设置和输入。这些选项汇总在下表中。杆件类型“Strut”保留用于多层支撑框架(未来版本)。

包含超强地震荷载

超强系数 Ωo 是一个放大系数,应用于地震荷载传递路径中某些构件上的力。其目的是防止在主 SFRS 达到完全耗能和延性潜力之前出现薄弱环节。例如,为了使钢支撑框架中的斜撑以受控方式屈服并耗散能量,荷载路径中的所有其他构件(例如连接、柱和传力构件)都需要比支撑的最大预期强度更强。因此,这些构件的设计基于使用超强系数放大后的荷载。

当选中“包含超强地震荷载”框时,将在荷载组合中考虑超强系数。因此,杆件将使用放大的荷载进行设计。柱始终需要使用放大荷载进行设计,因此不显示停用选项。对于 OCBF 中的梁,情况也是如此。

提示

超强系数可以在“基本数据”对话框的“规范 I”选项卡中设置(参见FAQ 超强系数)。

柱强度:忽略超强极限状态下的弯矩

抗震力体系 (SFRS) 中的所有柱都需要使用超强荷载进行设计。在许多情况下,放大的轴力不需要与同时作用的弯矩组合。对于 类型杆件的超强极限状态,忽略所有弯矩、剪力和扭矩的选项默认是激活的。

对于没有地震作用效应超强的标准荷载组合,将根据 AISC H 章检查组合荷载。对于超强荷载组合,当选择“忽略弯矩”选项时,将忽略 H 章检查。根据 AISC 341-16,必须同时检查标准荷载组合和超强荷载组合。这在 AISC 抗震设计手册的示例 4.3.2 中有所体现。

梁 / 柱 / 支撑

第二个类别的选项取决于上面选择的抗震力体系和杆件类型。

从柱面到塑性铰的距离

塑性铰位置 Sh 和柱的高度 dc 用于确定梁柱连接所需的抗弯和抗剪强度。

检查V型框架的稳定支撑

对于 IMF 和 SMF 中的梁,需要设置稳定支撑以约束弯扭屈曲。在 SCBF 中,此要求适用于带有 V 型或倒 V 型框架的梁。

检查长细比

AISC 341 要求 SMF 中的 、OCBF 中带有 V 型或倒 V 型配置的 支撑 以及 SCBF 中的所有支撑满足更严格的长细比要求。用户可以选择停用满足这些要求的选项。

设计状况类型 & 极限状态类型

需要添加包含地震荷载组合的 设计状况类型 以考虑地震荷载。在应用极限状态类型时必须格外注意。

AISC 341 抗震设计仅在 设计状况 表格中选择 地震极限状态 作为极限状态类型时进行。只有分配了抗震配置的杆件才会针对所有三种极限状态类型进行设计:强度、地震和地震(超强)。所有不属于 SFRS 的其他杆件则针对强度极限状态进行设计。

正常使用极限状态用于检查挠度限值,如果不需要,用户可将其停用。

CSA S16

基本

在此类别中,您可以根据 [2] 第 27 条定义抗震力体系及其类型,以及抗震杆件类型。

抗震力体系

列表中提供了四种抗震力体系 (SFRS) 类型。

抗震力类型

列表中显示的抗震力类型取决于所选 SFRS。

杆件类型

使用该列表定义抗震杆件类型。选项取决于您选择的 SFRS。

支撑系统

对于中心支撑框架,还需选择支撑系统:

  • 拉压
  • 人字形
  • 仅拉

选项

需要根据每种配置选择的 SFRS 类型和杆件类型,考虑各种选项和输入。这些选项描述如下。

“唯一预期的非弹性行为发生在柱脚”选项适用于 杆件类型的所有 SFRS。它允许柱的 Fy 大于 350 MPa,但小于或等于 450 MPa(根据第 27.1.5.1 条,如设计验算 EQ1100 中所示)。

抗弯框架

在大多数情况下,根据强柱弱梁 (SCWB) 理念,塑性铰设计为出现在梁中。在特定情况下,当“柱预期会形成塑性铰”时,必须满足根据第 27.2.3.1 条的附加要求。在“钢结构设计”模块中,验证以下要求:

  • a) 设计验算 EQ2200/3200:柱根据第 13.7(b) 条使用 k = 0 进行侧向支撑。
  • b) 设计验算 EQ 2300/3300:在所有地震 CO 中,SC4 类截面的轴向荷载设计值 ≤ 0.30AFy
  • d.1) 设计验算 EQ1200:柱满足表 2 中的 Class 1 限值。
  • d.2) 设计验算 EQ 2400/3400:对于“固定支座 I 形柱”,h/w ≤ 700/√Fy,除非轴向荷载 Pf ≤ 0.15AFy(当 Pf ≤ 0.15AFy 时,不显示设计验算)。
信息

根据第 27.2.3.3 条,对于梁中出现塑性铰时梁柱节点处的柱强度,目前不在 RFEM 中计算。这将在未来的开发中添加。

中心支撑框架

根据第 27.5.5.3 (b) 条,多层建筑中的柱应考虑在支撑跨方向上的附加弯矩 = 0.2ZFy,并与计算得到的弯矩和轴向荷载组合使用,如设计验算 SP6400 中所示。

偏心支撑框架

根据第 27.7.13.2 (b) 条,多层建筑中的柱应考虑在支撑跨方向上的附加弯矩 = 0.2ZFy,并与计算得到的弯矩和轴向荷载组合使用。在顶部两层,Madd = 0.4ZFy,如设计验算 SP6400 中所示。

耗能梁段选项

根据第 27.7.2.2 条,耗能梁段应为

  • a) 梁的一个区段(工字形截面或焊接矩形截面),或
  • b) 一个模块化连接件,带有
    • 端板连接(工字形截面)或
    • 腹板连接(两个焊接 C 形截面)。

设计验算 EQ7100 根据所选的耗能梁段类型和连接类型,验证连接件的截面形状是否满足上述要求。

梁的选项

根据第 27.7.9.3 条,耗能段之外的梁应在顶部和底部翼缘处设置侧向支撑。如果“预期在此外部梁段靠近耗能段端部位置屈服”,则支撑还应符合第 13.7(a) 条的规定,该条限制了侧向无支撑长度 Lcr,如设计验算 EQ7600 中所示。

屈曲约束支撑框架

根据第 27.8.5.3 (b) 条,多层建筑中的柱应考虑在支撑跨方向上的附加弯矩 = 0.2ZFy,并与计算得到的弯矩和轴向荷载组合使用,如设计验算 SP6400 中所示。

提示

更多信息,请参阅此知识库文章: ▶ RFEM 6 中的 CSA S16 抗震设计

设计状况类型 & 极限状态类型

需要添加包含地震荷载组合的 设计状况类型 以考虑地震荷载。在应用极限状态类型时必须格外注意。

根据第 27 条的抗震设计仅在 设计状况 表格中选择 地震极限状态 作为极限状态类型时进行。只有分配了抗震配置的杆件才会针对两种极限状态类型进行设计:承载能力和地震。所有不属于 SFRS 的其他杆件则针对承载能力极限状态进行设计。

正常使用极限状态用于根据 正常使用配置 检查挠度限值。


参考
上级章节