某26层钢结构办分楼,采用钢框架-支撑体系,如图10-70-1所示。该工程为丙类建筑,抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度为0.2g,设计地震分组为第一组,Ⅱ类场地。结构基本自振周期T=3.0s。钢材采用Q345。设某偏心支撑框架局部如图10-70-1所示。箱形柱断面为700×700×40,轴线中分;等截面框架梁断面为H600×300×12×32。为把偏心支撑中的消能梁段a设计成剪切屈服型,试问,偏心支撑中的l梁段长度的最小值,与下列何项数值最为接近().
提示:①按《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98作答。
②为简化计算,梁腹板和翼缘的fy均按325N/mm2取值。
A.2.40m
B.3.70m
C.4.40m
D.5.40m
参考答案:A
解析:
根据《高层民用建筑钢结构技术规程》第6.5.4条,为把耗能梁段设计成剪切屈服型,该梁段长度应满足式(6.5.4)的要求:
由第6.5.2条式(6.5-1)、式(6.5.2-2)分别可得:
Vp=0.58fyh0tw=0.58×325×526×12=212×103N=1212kN
Mp=Wpfy
Wp=2×[300×32×(268+32/2)+268×12×(268/2)]=6314688mm3
于是
Mp=6314688×325=2052273600N·mm=2052.3kN·m
代入式(6.5.4)有:
所以 l=8.5-0.7-2×2.709=2.382m
故选项A为正确答案。
[点评] 净长a≤1.6Mp/Vp的耗能梁段称为短梁段,其非弹性变形主要为剪切变形,属剪切屈服型;净长a>1.6Mp/Vp称为长梁段,其非弹性变形主要为弯曲变形,属弯曲屈服型。试验研究表明,剪切屈服型耗能梁段对偏心支撑框架抵抗大震特别有利。一方面能使其弹性刚度与中心支持框架接近;另一方面其耗能能力和滞回性能优于弯曲屈服型。耗能梁段净长最好不超过1.3Mp/Vp。不过梁段越短,塑性变形越大,有可能导致过早的塑性破坏。故《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98第6.5.4条规定:
耗能梁段宜设计成剪切屈服型,当其与柱连接时,不应设计成弯曲屈服型。耗能梁段的净长a符合下式者为剪切屈服型,不符合者为弯曲屈服型。
a≤1.6Mp/Vp (10-70-1)