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004767

Cisca Tjoa, PE

2022-10-21

知识库 001875 | AISC 341-22 RFEM 6 中可弯矩性系杆件设计

KB|001875

主题:
AISC 341-22 RFEM 6 中可弯矩性系杆件设计

注释:
在 RFEM 6 的钢结构设计模块中提供了三种类型的弯矩框架（普通、中间和特殊）。按照 AISC 341-22 进行抗震设计结果，分为两部分：杆件要求和连接要求。

论文摘要:
关于地震配置的更多详细信息将在另一篇文章中介绍， KB | AISC 341 RFEM 6 中的抗震设计 .

杆件要求

在 RFEM 中可以对抗震体系 (SFRS) 的杆件进行以下设计验算。此处列出的截面是参照抗震规范 AISC 341-22 [1] 的规定。

宽度与厚度限值[截面 D1.1]
梁的稳定性支撑 - 所需强度和刚度[IMF截面D1.2a.1(b)和SMF截面D1.2b]
梁的稳定性支撑 - 最大间距[截面 D1.2a.1(c) - IMF 和 D1.2b - SMF]
梁在铰位置的稳定性支撑-所需强度[截面D1.2c.1(b)]
柱所需强度[截面 D1.4a]
无支撑连接的柱长细比[截面 E3.4c.2b]

延展要求的宽度-厚度限值

在 IMF 中杆件根据 E2.5a 被指定为中等延性杆件。在 SMF 中的杆件按照 E3.5a 节的规定为高延性杆件。

'''柱子翼缘'''

SMF 的柱子翼缘必须满足 AISC 抗震设计章节 D1.1 [1] 中对高延性构件的要求。在 RFEM 中显示为 EQ 1200（图 1）。

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翼缘延性要求

'''柱腹板'''

按照 D1.4a [1] 节的规定，高延性构件腹板的极限宽厚比通过轴向荷载的主导荷载工况确定。主导荷载工况基于所有荷载组合，包括纯重力荷载组合、荷载组合加标准地震荷载和荷载组合加超强地震荷载。上述验算在 RFEM 中的 EQ 1100 中进行了说明（图 2）。

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腹板延性要求

与柱类似，梁也进行宽度与厚度的检查。

梁的稳定性支撑

在“稳定性支撑(按杆件)”选项卡下的“抗震要求”下列出了稳定支撑的要求强度和刚度(图3)。在设计支撑杆件时，可以将这些值与现有的强度和刚度进行比较。没有设计验算细节（只有参考）。

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杆件的稳定性支撑

对于所需强度，列出了两个不同的值。第一个值 P-br 适用于位于塑性铰位置外的稳定支撑。 P-br 在 AISC 360 的附录 6 中公式 A-6-7 中定义 [3]：

P_{br} = 0.02 \cdot (\frac{M_{r} \cdot C_{d}}{h_{o}})

P_br	稳定梁的支撑所需强度
M_r	梁的所需抗弯强度。 M_r = R_y F_y Z/ α_s [AISC 341 公式 D1-1]
C_d	倍曲率系数 = 1.0 [AISC 341 章节 D1.2a(b)]
h_o	翼缘中心距离 h_o = d - t_f

梁的稳定性支撑 (所需强度)

第二个较大的值 Pr 适用于塑性铰位置的稳定支撑。它在 AISC 341 [1] 的公式 D1-4 中定义：

P_{r} = 0.06 \cdot R_{y} \cdot F_{y} \cdot Z / (α_{s} \cdot h_{o})

P_r	塑性铰位置处稳定梁的所需支撑强度
R_y	预期屈服应力与最小屈服应力之比
F_y	规定的最小屈服应力
Z	截面（或连接）在塑性铰位置的有效塑性截面模量
α_s	LRFD-ASD 力大小调整系数 = 1.0 (LRFD) 和 1.5 (ASD)
h_o	翼缘重心之间的距离

梁的稳定性支撑 (塑性铰所需强度)

所需刚度 β-br 在附录 6 中公式 A-6-8 中定义：

β_{br} = \frac{1}{Φ} \cdot (\frac{10 \cdot M_{r} \cdot C_{d}}{L_{br} \cdot h_{o}}) (LRFD)

β_{br} = Ω \cdot (\frac{10 \cdot M_{r} \cdot C_{d}}{L_{br} \cdot h_{o}}) (ASD)

d	有效高度
[SCHOOLTRAINING.NUMBEROFSTUDENTS]	有效高度
[SCHOOLTRAINING.NUMBEROFSTUDENTS]	有效高度
[F12]_y	钢筋屈服强度
[SCHOOLTRAINING.NUMBEROFSTUDENTS]	有效高度

梁的稳定性支撑（所需刚度）

钢筋支撑的最大间距必须满足 AISC 341-22 中 D1.2a.1(c) 对 IMF 和 SMF D1.2b 的要求。

L_{br} = \frac{0.17 \cdot r_{y} \cdot E}{R_{y} \cdot F_{y}} for IMF

L_{br} = \frac{0.086 \cdot r_{y} \cdot E}{R_{y} \cdot F_{y}} for SMF

L_br	稳定梁支撑的最大间距
r_y	绕弱轴回转半径
E	弹性模量
R_y	预期屈服应力与最小屈服应力之比
F_y	指定的最小屈服应力

梁的稳定性支撑(最大间距)

最大间距的设计验算与其他杆件要求在“杆件利用率”中介绍。设计验算的细节见 EQ 2100（图 4）。半向支撑长度 Lb 是弯扭屈曲(LTB)的有效长度。

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稳定梁的最大间距

柱所需强度

抗震体系(SFRS)中的所有柱子的设计值必须达到超强荷载。在许多情况下，放大的轴力不需要与同时出现的弯矩进行组合。对超强极限状态忽略所有柱子的弯矩、剪力和扭矩是默认激活的。该选项可以在【地震配置】中停用。

对于没有地震荷载作用的标准荷载组合，按照 AISC 360-22 第 H 章进行验算。

对于包含超强地震荷载的荷载组合，当在超强极限状态激活了忽略所有柱子弯矩选项时，不检查章节 F 和 H。
在抗震手册[2] 中的例 4.3.2 中，需要考虑标准和超强这两个荷载组合作为控制工况。

在两个侧向支座之间施加荷载所产生的弯矩会导致柱子发生屈曲。那么在考虑轴向荷载的同时要同时考虑它们。

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柱所需强度

无支撑连接的柱长细比

截面 SMF 连接处无横向支撑的柱子，连接处平面外屈曲的可能性为最小...

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