解读GB50017 - 2017钢结构抗震性能化设计的原理与思路
- admin
- 2025-04-10
- 钢结构资料库
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某次讲座上,大师讲道:其实相当于给规范开了一个口子。这样做是为了方便超常规设计能够通过审核。不过,这句话已经无法去考证了,大家千万不要对此进行深入探究。
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本文对 GB50017-2017《钢结构设计标准》第 17 章即钢结构抗震性能化设计进行了概括总结。目的是梳理出钢结构抗震性能化设计的本质,推动对性能化设计的理解以及应用。
一、原理
在地震能量输入相同的情况下,“等能量原理”表明,结构延性越好钢结构原理与设计,其弹性承载力要求就越低;反之,结构延性越差,其弹性承载力要求就越高,也就是呈现出“高延性-低承载力、低延性-高承载力”的特点。
二、基本思路
钢结构抗震性能化设计的思路在于进行塑性机构的控制,其目的是控制结构的破坏路径。
构件首先进入塑性变形并消耗能量的区域就是塑性耗能区,此区域即为设计预定的屈服部位。
例如,框架梁端、支撑、耗能梁段等宜设为塑性耗能区;
三、基本方法
两条腿走路:承载验算—性能系数;构造措施—延性等级;
性能系数是依据塑性耗能区的实际承载力来确定的。也就是说钢结构原理与设计,在结构遭受设防地震作用时,按照弹性设计所需要的屈服强度的折减系数就是性能系数。所以,从承载性能等级 1 到 7,性能目标依次降低,性能系数(最小值)也就是“折减系数”依次减小。这样一来,构件(塑性耗能区)的承载力就会越小,也就更容易首先进入塑性变形,并且延性要求也就越高。
构件性能系数的排列情况除框架 - 偏心支撑结构外为:框架柱的性能系数大于框架梁的性能系数,框架梁的性能系数又大于支撑的性能系数。
框架-偏心支撑结构中构件的性能系数依次为:框架柱的性能系数大于支撑的性能系数;支撑的性能系数大于框架梁的性能系数;框架梁的性能系数大于消能梁段的性能系数。
延性等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。延性从Ⅰ到Ⅱ、从Ⅱ到Ⅲ、从Ⅲ到Ⅳ、从Ⅳ到Ⅴ依次变差,延性等级也依次降低。而承载力的情况与之相反,是由小到大。性能系数的变化是由小变大,性能等级数则是由大变小,从 7 变到 1。
构造措施的目的是要确保节点破坏不会先于构件破坏。首先要按表 17.1.4 - 2 来确定延性等级,然后按照 17.3 节中对于不同延性等级的要求,采取相应的抗震措施。
四、本质
抗震设计的本质在于控制地震施加给建筑物的能量。弹性变形能够消耗能量,塑性变形(延性)也能够消耗能量。
性能化抗震设计的本质在于:结构依据预先设定的延性高等级来确定相应性能等级的地震作用大小,这是一种设计方法。 或者 性能化抗震设计的本质为:结构按照预先设定的延性高等级,以确定与之对应的性能等级的地震作用大小,此为一种设计方法。
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等能量原理性能化抗震设计
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