中冶京诚新版钢结构设计规范：钢结构直接分析法与抗震设计王立军第七届超高层建筑产业峰会2014.3.2526 上海创新提升价值精诚建造未来中冶京诚钢结构直接分析法创新提升价值精诚建造未来中冶京诚结构分析：一般规定5.1.6 结构内力分析可采用一阶弹性分析 、二阶弹性分析或直接分析，应根算 阶效应系数 来选 适 结构 方据式（5.1.6-1）计 算 的最大二 阶效应系数 用 适 当的 结构 分析 方 法。当 时，可采用一阶弹性分析；当 时，宜采用二阶,maxi,max0.1i ,max0.1 0.25i创新提升价值精诚建造未来中冶京诚结构分析：一般规定1 规则框架结构的二阶效应系数可按下式计算：(5.1.6-1)kikiiiiNuH h=式中： 所计算 i 楼层各柱轴心压力标准值之和；产生层间侧移的计算楼层及以上各层的水平力标准值之和kiNH ；所计算 i楼层的层高；ikih 作用下按一阶弹性分析求得的计算楼层的层间侧移。kiHiu创新提升价值精诚建造未来中冶京诚结构分析：初始缺陷结构5.2 初始缺陷5.2.1 结构整体初始几何缺陷模式可按最低阶整体屈曲模态采用。框架结构 整体初始几0/1000ih何缺陷代表值的最大值 （图 5.2.1-1a）可取为 H/250， H为框架总高度。框架结构整体初始几何缺陷代表值也可由式 (5.2.1-1)确定且不小于 （图 5.2.1-1a）；创新提升价值精诚建造未来中冶京诚结构分析：初始缺陷结构或可通过在每层柱顶施加假想水平力 Hni 等效考虑，假想水平力可由式（ 5212） 计算 施加方向应考虑荷载的最不利组合 （ 图 5212）（ 5.2.1- ） ， （ 图 5.2.1- ） 。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚结构分析：初始缺陷结构iis10.2250hn =+（5.2.1-1）nis10.2250iGHn= +（5.2.1-2）isns120.2+ 1n 所计算 i 楼层的初始几何缺陷代表值，当计算值小于 hi/1000时，取 hi/1000； 框架总层数，当 时取此根号值为 ；当取此根号值为1.0；ihGi所计算楼层的高度；第 楼层的总重力荷载设计值i 第 。说明：（ 1） 二阶分析时 结构整体初始几何缺陷可按取各层初始几何缺陷代表值 i加以考虑 ；（ ） ， ；（2）也可在每层施加假想力水平力Hni加以考虑。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚结构分析：初始缺陷构件5.2.2 构件（含支撑构件）的初始缺陷代表值可由式 (5.2.2-1)计算确定，该缺陷值包括了残余应力的影响（图 5.2.2a）。（ 5.2.2-1）00sinxel =0离构件端部 x处的初始变形值；构件中点处的初始变形值0ex ；离构件端部的距离；l构件的总长度 ；创新提升价值精诚建造未来图 5.2.2中冶京诚结构分析：初始缺陷构件构件初始弯曲缺陷值 e0/l，当采用二阶弹性分析时，可按表5.2.2取构件综合缺陷代表值 。对应于表 和表 中的表 5.2.2 构件综合缺陷代表值对应于表 7.2.1-1和表 7.2.1-2中的柱子曲线二阶弹性分析采用的 值类 1/4000ela类b类 1/350类 1/300c类d类 1/250说明：构件的初始缺陷（初弯曲、残余应力）可以用初弯曲 0来体现。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚结构分析：一阶弹性分析5.3 一阶弹性分析与设计531 钢结构的内力和位移计算采用 一 阶弹性分析时 ， 应按本规范第 6 7 85.3.1 阶弹性分析时 ， 、 、 章的有关规定进行构件设计，按本规范第 11、 12章的有关规定进行连接和节点设计 。5.3.2 对于形式和受力复杂的结构，当采 用一阶弹性分析方法进行结构分析与设计时 应按结构弹性稳定理论确定构件的计算长度系数 并按本规范第， ，6、 7、 8章的有关规定进行构件设计。说明：一 阶分析以构件为研究对象 ， 考虑构件的缺陷 （ 初弯曲 0、 残余应力 ） 进行稳定计算 ，而结构的缺陷（初位移 0）和变形后的位移的影响用计算长度系数来考虑。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚结构分析：二阶弹性分析5.4 二阶弹性分析与设计541 采用仅考虑 P 和 P 效应的 阶弹性分析时 应按本规范第 5215.4.1 - 和 -0二 阶弹性分析时 ， 5.2.1条考虑结构的整体初始缺陷，计算结构在 各种设计荷载（作用）下的内力和位移，并应按本规范第6、7、8章的有关规定进行各结构构件的设计。计算构件稳定承载力时，构件计算长度系数可取1.0或其它认可的值。条文说明： 二阶弹性分析设计方法考虑了结构在荷载作用下产生的变形（ P-）、结构初 始 几何 缺陷 （ P-0）。 在计算 分析过程中， 可 以直 接 建立 带有 初 始 几何 缺陷 的结始缺陷 可接带有始缺陷构矩阵，也可以把初始几何缺陷的影响用等效水平荷载来代替，施加等效水平荷载时应考虑荷载的最不利组合。采用仅考虑 P-效应的二阶弹性分析与设计方法只考虑了结构层面上的二阶效应的影响 ， 并未涉及到构件的 P- 和 P-0对内力的影响 ， 因此这部分的影响应通过稳定系数创新提升价值精诚建造未来响 ， 和 ，来进行考虑，此时的构件计算长度系数应取1.0 。中冶京诚结构分析：直接分析法5.5.1 直接分析设计法应采用考虑二阶 P-和 P- 效应、按本规范第 5.2.1条、第5.2.2条、第 5.5.7条和第 5.5.8条同时考虑结构和构件的初始缺陷、节点连接刚度和其它对结构稳定性有显著影响的因素， 允许材料的弹塑性发展和内力重分布 ， 获得各种设计荷载 （ 作用 ） 下的内力和位移 ， 并应按本规范第 6、 7、 8章布 ， （ ） ， 、 、 章的有关规定进行各结构构件的设计，但不 需要按计算长度法进行构件稳定承载力验算条文说明 ： 当采用直接分析设计法时 可以直接建立带有初始几何缺陷的结构和构件单。： ，元，也可以用等效荷载来替代。对于一些特殊荷载下的结构分析，比如连续倒塌分析、抗火分析等 ， 因涉及到几何非线性 、 材料非线性 、 全过程弹塑性分析 ， 采用 一 阶弹性分， 、 、 ， 阶弹性分析或者二阶弹性分析并不能得到正确的内力结果，这时应采用直接分析设计法进行结构分析和设计 。创新提升价值精诚建造未来。中冶京诚结构分析：直接分析法5.5.6 结构和构件采用直接分析设计法进行 分析和设计时，计算结果可直接作为结构或构件在承载能力极限状态和正常 使用极限状态下的设计依据。此时，当构件有足够侧向支撑以防止侧向失稳时，只需按式（ 5.5.6-1）进行平面内的截面承载力验算；否则，应按式（ 5.5.6-2）进行平面外的截面承载力验算。yx1.0MMNAf W f W f+（5.5.6-1）xx yyyx1.0MMNAf W f W f+（5.5.6-2）bx x y yxyM M、A分别为绕 x轴、 y轴的二阶弯矩设计值，可由结构分析直接得到；构件的毛截面面积xyWW、 ；构件绕 x轴、 y轴的毛截面模量；梁的整体稳定性系数创新提升价值精诚建造未来xy 、b截面塑性发展系数。 ；中冶京诚钢结构抗震设计创新提升价值精诚建造未来中冶京诚抗震设计：截面板件宽厚比受弯构件、压弯构件3.5 截面板件宽厚比等级3.5.1 进行受弯和压弯构件计算时 ， 截面板件，宽厚比等级及限值应符合表3.5.1的规定。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚抗震设计：截面板件宽厚比受弯构件、压弯构件 条文说明：截面板件宽厚比等级 S1S51、 S1级截面：可达全截面塑性，称为一 级塑性截面也可称为塑性转动截面。作为梁时 其的弯矩 曲率关系见图 3 1所示的曲线 1 般要求达到 的p2 p， - ，一 的815倍。2 S2级截面 ： 可达全截面塑性 但由于局部屈曲 塑性铰转动能力有限 称为、 ： ， ， ，二级塑性截面。作为梁时，其弯矩曲率关系见图 3-1所示的曲线 2，为的 23倍；p1p3、S3级截面：翼缘全部屈服，腹板可 发展不超过1/4截面高度的塑性，称为弹塑性截面。作为梁时，其弯矩曲率关系见图3-1的曲线3；级截 边缘 维 达 度 但由 部 曲 能发 塑性 称为4、S4 面： 纤 维 可 达 屈服强 度 ， 于局 部 屈 曲 而不 能发 展 塑性 ，弹性截面；作为梁时，其弯矩曲率关系见图3-1所示的曲线4；5 S5级截面 在边缘纤维达屈服应力前 腹板可能发生局部屈曲 称为薄壁截、 ： ， ，面；作为梁时，其弯矩曲率关系见图3-1所示的曲线5。创新提升价值精诚建造未来中冶京诚抗震设计：截面板件宽厚比受弯构件、压弯构件条文说明：梁的弯矩 曲率关系创新提升价值精诚建造未来中冶京诚抗震设计：截面板件宽厚比轴压构件3.5.2 按本规范第17章的规定进行抗震性 能化设计时，支撑截面板件宽厚比等级 值应符合表 的规定及限 值应符合表 3.5.2 。表 352 支撑截面板件宽厚比等级及限值构件 截面板件宽厚比等级 BS1级 BS2级 BS3级表 3.5.2 H形截面翼缘 b/t 8 9 10 腹板 hw/tw 30 35 42 kkkkkk支撑 箱形截面 壁板间翼缘 bo/tw 25 28 32 角钢 角钢肢宽厚比 8 9 10 kkkkkk角钢 角钢肢宽厚比 圆钢管截面 径厚比 D/t 40 56 72 2k2k2k创新提升价值精诚建造未来中冶京诚抗震设计：性能等级17.1.3 构件塑性耗能区的抗震性能等级及 其在不同地震动水准下的性能目标可按表17.1.3划分。性能等级地震动水准表 17.1.3 构件塑性耗能区的抗震性能等级和目标性能等级多遇地震设防地震罕遇地震性能 1 完好完好基本完好性能 2完好基本完好基本 完好 轻微变形性能完好基本完好基本 完好 轻微变形性能 3 完好实际承载力满足高性能系数的要求轻微变形性能 4完好实际承载力满足较高性能系数的要求轻微变形 中等变形性能完好实际承载力满足中性能中等变形性能 5完好实际承载力满足中性能系数的要求中等变形性能 6基本完好实际承载力满足低性能系数的要求中等变形 显著变形创新提升价值精诚建造未来系数的要求性能 7基本完好实际承载力满足最低性能系数的要求显著变形中冶京诚抗震设计：性能等级17.1.4 2 抗震设防类别为标准设防类（丙类）的建筑， 可按表17.1.4-1初步选择塑性耗能区的性能等级。表17.1.4-1 塑性耗能区性能等级参考选用表设防烈度 单层H50m 50mH100m设防烈度 单层6度（ 0.05g）性能37 性能 47 性能 577度（ 0.10g）性能37 性能 57 性能 677度（ 0.15g）性能47 性能 57 性能 678度（ 0.20g）性能47 性能 67 性能 7创新提升价值精诚建造未来中冶京诚抗震设计：延性等级17.1.44 根据设防类别及塑性耗能区最低性能等级，按表17.1.4-2确定构件的延性等级。表17.1.4-2 结构构件最低延性等级设防类别塑性耗能区最低性能等级性能 1 性能 2 性能 3 性能 4 性能 5 性能 6 性能 7适度设防 类适度设防 类（丁类） 级 级 级 级标准设防类（ 丙类 ） 级 级 级 级 级（ 丙类 ）重点设防类（乙类） 级 级 级 级 级 特殊设防类（ 甲类 ） 级 级 级 级 级 （