首页 国际标准结构工程-公众号 海外工程十五年之一二六——美标钢结构特殊抗弯框架之设计(6)

海外工程十五年之一二六——美标钢结构特殊抗弯框架之设计(6)

海外工程十五年之一二六——美标钢结构特殊抗弯框架之设计(6)

3.2侧移的分配

钢结构特殊抗弯框架中梁的尺寸通常通过考虑侧移来控制。因此,许多柱的尺寸也受到侧移控制,因为前面讨论的强柱/弱梁规定要求在使用较大梁时使用较大的柱。一个例外是高层钢结构特殊抗弯框架中的端柱,其通常具有较高的轴向荷载要求,并且在大多数情况下,由强度设计标准控制。

ASCE 7允许进行几种类型的侧向分析,包括底部剪力法(ASCE 7§12.8)、振型分解反应谱法(ASCE 7§12.9.1)、线性时程分析法(ASCE 7§12.9.2)和非线性时程分析法(ASCE 7,第16章)。除非非线性时程分析,否则ASCE 7§12.12.1,表12.12-1将设计楼层侧移限制在楼层高度的指定部分,具体取决于风险类别和其他因素。通过将从侧向分析中获得的层间位移乘以Cd/I确定设计层间位移。为了确定设计层间位移,允许使用计算的建筑周期,而不考虑上限(CuTa)。但是,如果设计基底剪力受近断层标准(ASCE 7§12.8.6,公式12.8-6)控制,则有必要调整计算侧移,以使缩放分析的总基底剪力不小于从公式12.8-6获得的总基底剪力。

ASCE 7§12.8.7中明确说明了因实际和偶然扭转以及P-Δ效应(见第3.3节)引起的层间位移的必要放大,并在线性时程分析、振型分解反应谱分析和底部剪力法中同等处理。由于楼层侧移限制,刚度设计通常是一个迭代过程,因为设计侧向力取决于结构的计算基本周期。

当进行非线性时程分析时,设计层间位移在MCER确定,而不是设计地震震动水平。从一系列分析中获得的层间位移平均值限制为表12.12-1中规定值的两倍。

ASCE7-16分析方法扩展了本标准早期版本下可用的侧向分析方法,如包括线性时程分析法。。此外,本标准第16章包括一个完全重写的非线性时程分析方法。除风险类别IV结构外,非线性时程分析方法允许比线性分析方法更灵活的结构。具体而言,该方法允许在MCER水平上评估两倍于ASCE7§12.12允许的侧移。在某些情况下,这可能允许更经济的设计。然而,该过程是计算密集型的,需要专业的设计知识。

层间位移由两部分组成:由梁和柱及其连接件的弯曲和剪切变形引起的剪切位移(图3-2a)和由柱的轴向变形引起的弯曲位移(图3-2b)。

3-2剪切位移和弯曲位移。

对侧移剪切模式的贡献因配置而异,梁弯曲通常是最大的贡献者,柱弯曲和节点域变形也有贡献。ASCE 7§12.7.3b要求在检查侧移限值时,应包括节点域变形对楼层侧移的贡献。本文第4.2节提供了有关此主题的其他讨论。

在线性分析中,对于高宽比(纵横比)约为1.5或更大的相对细长框架,位移的弯曲模式变得非常重要。对于对称框架,由于弯曲导致的总楼层位移部分大约等于具有惯性矩I=AD2的悬臂钢柱的转动,其中A是框架中单端柱的面积,D是抗弯框架端柱之间的距离。


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作者: ganggouren

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