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004795

Cisca Tjoa, PE

2022-10-31

知识库 001775 | AISC 341 RFEM 6 中的支撑框架设计

KB|001775

主题:
AISC 341 RFEM 6 中的支撑框架设计

注释:
普通异心支撑框架 (OCBF) 和特殊异心支撑框架 (SCBF) 可以在 RFEM 6 的钢结构设计模块中进行设计。按照 AISC 341-16 和 341-22，抗震设计结果分为两部分：杆件要求和连接要求。

论文摘要:
有关地震配置输入的更多详细信息，请参见文章 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。此处列出的截面是按照抗震规范 [1] AISC 341-16/22 [1] 的规定。

宽度与厚度限值[截面 D1.1 和 F1.5a]
SCBF 稳定性梁支撑 - 所需强度和刚度[截面 F2.4b 和 D1.2a.1(b)]
SCBF 稳定性支撑梁 - 最大间距 [截面 F2.4b 和 D1.2a.1(c)]
柱所需强度[截面 D1.4a]
支撑长细比[规范 F1.5b (OCBF) 和 F2.5b(a) (SCBF)]

延展要求的宽度-厚度限值

OCBF 中的支撑按照 F1.5a 节被指定为中等延性构件。 SCBF 中的所有杆件（支撑、梁、柱）都根据 F2.5a 节的规定为高延性杆件。

OCBF 中的支撑必须满足 AISC 抗震设计章节 D1.1 中对中等延性构件的要求。根据第 F1.5a 节，作为一个例外，Lc/r 大于 200 的受拉框架的支撑不需要满足延性要求。在 RFEM 中显示为 EQ 1300（图 1）。

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延展性检查

请注意：按照 F2.4d 节，在 SCBF 中不允许使用纯拉式框架。

SCBF 梁的稳定性支撑

按照章节 F2.4b [1] ，稳定性支撑的要求只适用于 V 形和倒 V 形支撑框架中的梁。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2)。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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梁的稳定性支撑

所需强度 Pbr 在 AISC 360-16/22 [3] 附录 6 中公式 A-6-7 中定义：

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)

请注意： Pr 不适用于支撑框架。

所需的刚度 βbr 在 AISC 360-16/22 附录 6 中公式 A-6-8 中定义[3]：

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）

AISC 341-16/22 第 F2.4b 节中的规定，其最大间距为 D1.2a.1(c)：

L_{br} = \frac{0.19 \cdot r_{y} \cdot E}{R_{y} \cdot F_{y}} (AISC 341 - 16)

L_{br} = \frac{0.17 \cdot r_{y} \cdot E}{R_{y} \cdot F_{y}} (AISC 341 - 22)

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

SCBF 梁的稳定性支撑（最大间距）

在“杆件利用率”中给出了最大间距的设计验算值，以及其他杆件要求。半向支撑长度 Lb 是弯扭屈曲(LTB)的有效长度。文件 EQ 2100（图 3）。

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设计验算详情

柱所需强度

抗震结构体系（SFRS）中的所有柱子在设计时都必须具有超强荷载。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 360-16/22 H 章验算荷载组合。

对于包含超强地震荷载的荷载组合，当在超强极限状态下激活了忽略所有柱子弯矩、弯矩和扭矩选项时，不应用 H 章。抗震设计手册 [2] 中的示例 4.3.2 演示了使用标准和超强荷载组合的控制工况进行计算。

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。因此，需要通过取消激活忽略弯矩的选项，在考虑轴向荷载的同时考虑弯矩（图 4）。

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柱所需强度

支撑长细比

对于 V 形或 OCBF 倒 V 形框架支撑，根据章节 F1.5b [1] 的规定，长细比 Lc/r 必须小于或等于 4*²(E/Fy)。目的是为了控制屈曲支撑构件中产生的不对称内力。在 RFEM 中显示为 EQ 3300（图 5）。

对于 X 形支撑，可以在【抗震配置】中取消激活选项。

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OCBF 支撑长细比验算

根据章节 F2.5b(a) [1]，对于 SCBF 形式的支撑，长细比 Lc/r 必须小于或等于 200。该验算在RFEM中显示为EQ 3310 ...

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