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
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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)。
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)。
所需强度 Pbr 在 AISC 360-16/22 [3] 附录 6 中公式 A-6-7 中定义:
Pbr | 稳定梁的支撑所需强度 |
Mr | 梁的所需抗弯强度。 Mr = Ry Fy Z/ αs [AISC 341 公式 D1-1] |
Cd | 倍曲率系数 = 1.0 [AISC 341 章节 D1.2a(b)] |
ho | 翼缘中心距离 ho = d - tf |
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]:
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 |
AISC 341-16/22 第 F2.4b 节中的规定,其最大间距为 D1.2a.1(c):
Lbr | 稳定梁支撑的最大间距 |
ry | 绕弱轴回转半径 |
E | 弹性模量 |
Ry | 预期屈服应力与最小屈服应力之比 |
Fy | 指定的最小屈服应力 |
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)。
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)。
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。
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 ...