偏心Y型支撑设计.doc

1、钢支撑的设计偏心 Y 支撑的设计一、结构方案该框架为 5 层，层高为 4.2m。框架的平面布置简图 ：二、支撑的初步设计.设防烈度由 7 度提高到 8 度时楼层的最大剪力之差计算：在设防烈度为 7 度时的地震作用力和层间剪力：地 震 作 用 力Y方 向 的 最 大 反 应 力 =814.kNY方 向 最 大 楼 层 剪 力 曲 线Y方 向 最 大 剪 力 =2714.5kN地 震 作 用 力Y方 向 最 大 楼 层 反 应 力 曲 线在设防烈度为 8 度时的地震作用力和层间剪力：Y方 向 最 大 楼 层 反 应 力 曲 线Y方 向 最 大 反 应 力 =1628.9kN地 震 作 用 力 地

2、震 作 用 力Y方 向 最 大 剪 力 =5429.1kNY方 向 最 大 楼 层 剪 力 曲 线底层的层间剪力最大，7 度与 8 度的最底层的层间剪力相差:Y=5429.1-2714.5=2714.6KN偏心 Y 支撑各截面设计楼层偏心 Y 支撑的布置形式： 偏 心 Y支 撑偏 心 Y支 撑 的 平 面 布 置 形 式 偏 心 Y支 撑 的 立 面 布 置 形 式 偏 心 Y支 撑假定：由 7 度提高到 8 度时，底层楼层增大的层间剪力有偏心 Y 支撑承担所以，底层一个偏心 Y 支撑所承担的剪力Y/3=904.8kN耗能梁截面的设计耗能梁段截面高度初选为 H=360mm翼缘厚度选为 =24t

3、f由于梁的截面宽度为 360，所以耗能梁的翼缘宽度最大不超过 360。所以耗能梁的翼缘宽度初步选为 300。假定偏心 Y 支撑的屈服剪力等于Y/3，偏心 Y 支撑的屈服剪力0.58pwyVhtf令：Y/3= =pV0.58wyhtf耗能梁段截面腹板的厚度 ，取 =18094.8t 16.7.5320py mftw耗能梁段的长度应满足耗能梁段为剪切屈服型的要求，所以： mthWVMawPP12358.06.1取耗能梁段长度 a=900mm。所以耗能梁的截面初选为： ，长度为 a=900.084支撑截面初选为 301824带入偏心 Y 支撑的原型结构验算 原型结构在水平地震作用下的承载力验算： 原

4、型结构的层间位移角验算偏心 Y 支撑的验算（）耗能梁段板件宽厚比验算：翼缘外伸部分宽厚比 ；6/1ftb腹板宽厚比 ；3.7/0fth翼缘和腹板均符合表 4.4 中相关规范对板件宽厚比的要求。表4.4 相关规范对耗能梁段板件宽厚比限值规 范 板 件 宽厚比限值翼缘外伸部分 1fbt8“高钢规程”的规定腹板 0wh7210(/)lbNAf翼缘外伸部分 1ft8当 时.4fNA9.65(/)f“抗震规范 ”(GB50011-2010)的规定 腹板 0wt当 时f3注：1表列数值适用于 Q235 钢，其他钢材应乘以 ；235/ay2表中 、 与 N、A 含义相同，分别为耗能梁段轴力设计值与截面面积。

5、lbl() 耗能梁段加劲肋设置加劲肋布置图为了有效防止腹板过早屈曲，充分发挥腹板的抗剪能力，同时减少由于腹板在罕遇地震作用下反复屈曲变形而产生刚度退化，需在耗能段腹板设置加劲肋。根据建筑抗震设计规范(GB50011-2010) 中对腹板的加劲肋设置的相关规定，取加劲肋尺寸为 28013412。加劲肋布置图如图 4.4 所示。（）耗能梁段强度验算取内填 Y 型钢支撑混凝土框架结构增设支撑处的一榀 5 层 3 跨框架，利用软件 SAP2000 计算该框架在 8 度多遇地震下的内力分布如图所示。从下图可以看出，结构中 Y 型钢支撑耗能梁段的最大剪力 Q=kN，最大弯矩 M=kNm。腹板强度验算腹板强

6、度计算公式：(4-2)aMVVplREl 2,min,/剪力图(kN)弯矩图(kNm)图4.6 内力分布图其中， 为耗能段剪力设计值； 为系数，可取 0.9； 为耗能段承载力VRE抗震调整系数，按抗震设计规范GB 50011 取 0.85。 kNfthywP 458231805.58.0kNWaMP932VkQVREl485/.467故耗能梁段腹板强度满足强度要求。翼缘强度验算 翼缘强度计算公式：(4-3)REflbfl /t12NthM其中， 为耗能梁段的弯矩设计值； 为梁段截面抵抗矩； 为钢材强度设计值。lb WfY 型钢支撑中的耗能梁段轴力较小，因此设 ；则：0lb 2RE26flbfl

7、 m/kN47/fm/kN5.13280301.24tNthM 故此耗能梁段翼缘满足强度要求。（）支撑截面验算支撑截面取为 H3603601824。偏心支撑框架的设计意图是通过耗能梁段的剪切屈服进行能量耗散，而保证支撑不屈曲。根据高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ99-98)规定：支撑的设计抗轴压能力至少应为耗能梁段达到屈服强度时支撑轴力的 1.6 倍，这样才能保证耗能梁段进入非弹性变形而支撑不屈曲。支撑的简化计算模型如图 4.5 所示。图4.5 支撑简化计算图耗能梁段达到屈服强度时支撑收到剪力 为：NF考虑到 Q235 钢材的实际屈服强度达到 300 2/mkNfthVFywpN 2.971

8、83058.58.00 则支撑收到轴力为：(拉)kFN7.4cos26.1(压)k72(1)轴心受拉验算根据钢结构设计规范GB 50017-2003 受拉构件计算公式得到 2231 89664210/7.5mfFAN 故满足要求。(2)轴心受压验算根据高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ99-98)第 6.4.6 条关于支撑受压计算的规定：(4-1)fANbr其中， Efyn,35.01 平面内(绕 X 轴) 验算：3 24x12x36024829631804()536712(/)5.6,27/5.67.9xAI miI平面外(绕 Y 轴) 验算： 3124018240(/)9.,7/9.3.2

9、yyy yIiIA查钢结构设计规范得 850.,34.0yx节点设计一、耗能梁段与上部端板节点设计设计剪力取耗能梁段屈服剪力 Q=977.2/9=108.5kN。假设耗能梁段为两端固接模型进行设计。(1) 焊缝验算设计剪力取耗能梁段屈服剪力 Q=108.5kN。假设耗能梁段为两端固接模型进行设计。弯矩设计值 M=Qa/2=16.28kNm。翼缘端部绕转部分焊缝忽略不计。假设翼缘焊缝和腹板焊缝分别负责传递弯矩和剪力，在弯矩作用下，翼缘承担的拉力或压力为 kNNf 153028.16要求翼缘焊缝的焊脚不小于 m.hf 42671取 mhf14.8要求腹板焊缝的焊脚不小于 .hf 41602875432取 hf248(2) 螺栓计算端板与混凝土梁外包焊接钢板采用 10.9 级高强摩擦型螺栓连接，计算简图如图 4.8 所示。选用 10.9 级的 M16 摩擦型高强螺栓，一个螺栓的抗剪承载力设计值采用螺栓的屈服强度：900 2/mN2 2v 3.14631062.74bbvvdNnf kN螺栓数目： /08.5/.bVQ使用 6 个螺栓，两排布置