得知鋼結(jié)構(gòu)的x,y,z的最大反力怎么計(jì)算設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

【專(zhuān)家解說(shuō)】：（一）mu ＜ 1.2mp何意？如何解決？ ⑴規(guī)范要求：根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《抗震規(guī)范》）第 8.2.8條的規(guī)定：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接應(yīng)按地震組合內(nèi)力進(jìn)行彈性設(shè)計(jì)，并應(yīng)進(jìn)行極限承載力計(jì)算； 梁與柱連接彈性設(shè)計(jì)時(shí)，梁上下翼緣的端截面應(yīng)滿足連接的彈性設(shè)計(jì)要求，梁腹板應(yīng)計(jì)入剪力和彎矩。梁與柱連接的極限受彎、受剪承載力，應(yīng)符合下列要求： mu ≥ 1.2mp－－－（8.2.8-1） 式中：mu－梁上下翼緣全熔透坡口焊縫的極限受彎承載力，其計(jì)算公式為： mu ＝af(h-tf)fy mp－梁（梁貫通時(shí)為柱）的全塑性受彎承載力，其計(jì)算公式為： mp ＝wpfy wp－構(gòu)件截面塑性抵抗矩 ⑵工程實(shí)例：某工程為5層鋼框架結(jié)構(gòu)，地震設(shè)防烈度為8度，地震加速度為0.2g，場(chǎng)地土類(lèi)別為三類(lèi)，設(shè)計(jì)地震為第一組，梁、柱均采用焊接工字鋼，鋼號(hào)均為q345，首層平面圖如圖1所示：（圖略） 通過(guò)sts軟件計(jì)算可知，圖1中所示gl27與柱gz6的節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)不滿足《抗震規(guī)范》第8.2.8條的規(guī)定。由于有些設(shè)計(jì)人貝對(duì)公式（8.2.8－1）缺乏正確的理解，在處理此問(wèn)題時(shí)盲目加大鋼梁截面，調(diào)整結(jié)果如表1所示：（表略） 從表1可以看出，增大梁的截面尺寸后，仍不能滿足要求，構(gòu)件的極限承載能力提高的非常地有限，僅提高了0.72%，但用鋼量每延米卻增大了 64％，這顯然不合理。通過(guò)對(duì)《抗震規(guī)范》中mu和1.2mp的計(jì)算公式的分析，我們得知： ①mu主要與梁翼緣板面積和梁高有關(guān)，與梁腹板厚無(wú)關(guān)； ②mp的大小主要受構(gòu)件截面塑性抵抗矩mp的控制，而wp的大小則與截面的尺寸有關(guān)。 ③增大梁翼緣板尺寸和梁高雖然可以增大mu的值，但wp的值也會(huì)相應(yīng)增大，這也是為 什么如表1所示增大梁截面尺寸但計(jì)算結(jié)果卻沒(méi)有明顯改善的主要原因。 ①在梁上下翼緣處加楔形板（如圖2所示，圖略）。通過(guò)在梁端上下翼緣處加楔形板，增大全熔透坡口焊縫的長(zhǎng)度，從而增加了焊縫的極限抗彎承載力。 以本工程為例，設(shè)楔形板挑出長(zhǎng)度為0.08m，根據(jù)公式（1）： mu＝0.08×(0.15+0.016)×(0.25-0.008)×4.7×105＝151.05kn-m1.2mp=145.73kn-m 滿足規(guī)范要求 mu=(0.008+0.006)×0.15×(0.25-0.008)×4.7×105＝238.85kn-m1.2mp=145.73kn-m 滿足規(guī)范要求 需要指出的是，在梁端上下翼緣處加楔形蓋板后，梁翼緣厚與楔形蓋板厚之和應(yīng)小于柱翼緣的厚度，否則就有可能使梁翼緣的抗彎承載力大于柱翼緣的抗彎承載力，從而將柱翼緣拉壞。 （二）節(jié)點(diǎn)域不滿足要求何意？如何解決？ ⑴規(guī)范要求：根據(jù)《抗震規(guī)范》第8.2.5條第2款的規(guī)定：節(jié)點(diǎn)域的屈服承載力應(yīng)符合下式要求： [ψ(mpb1+mpb2)/vp]≤[(4/3)fv]----（8.2.5-2） 工字形截面柱：vp=hbhcbtw----（8.2.5-3） 《抗震規(guī)范》第8.2.5條第3款的規(guī)定：工字形截面柱和箱形截面柱的節(jié)點(diǎn)域應(yīng)按下列公式驗(yàn)算： tw≥（hb＋hb）/90-----（8.2.5-5） [ψ(mb1+mb2)/vp]≤[(4/3)fv/γre]----（8.2.5-6） 式中，mpb1+mpb2－－分別為節(jié)點(diǎn)域兩側(cè)梁的全塑性受彎矩承載力； mb1+mb2－－分別為節(jié)點(diǎn)域兩側(cè)梁的彎矩設(shè)計(jì)值； vp－－節(jié)點(diǎn)域的體積。 通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接計(jì)算我們得知，公式（8.2.5-2）和（8.2.5-5）不滿足要求的最多，公式（8.2.5-6）一般較容易滿足要求。仔細(xì)分析這三個(gè)公式的具體含義，我們不難得出以下結(jié)論： ①公式（8.2.5-2）主要驗(yàn)算的是節(jié)點(diǎn)域的屈服承載力，其大小只與構(gòu)件的截面大小等本身性質(zhì)有關(guān)，而與外力無(wú)關(guān)。 ②公式（8.2.5-5）與（8.2.5-2）一樣，也是只與構(gòu)件的截面大小有關(guān)的物理量，而與外力無(wú)關(guān)。 ③公式（8.2.5-6）主要是驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)域兩側(cè)梁的端彎矩之和所產(chǎn)生的強(qiáng)度應(yīng)力要滿足規(guī)范的允許限值。如果內(nèi)力不是很大，一般情況下都能滿足要求。 ⑵工程實(shí)例：圖1結(jié)構(gòu)平面圖（圖略） 工字形梁1和梁2斷面尺寸為：b×h×tw×tf＝150×250×4.5×8 工字形柱1斷面尺寸為；b×h×tw×tf＝175×350×6×81 將上述各參數(shù)代入公式（8.2.5-2）中得 [ψ(mpb1+mpb2)/vp]＝362.56＞[(4/3)fv]＝240 不滿足規(guī)范要求 tw＝6＜（hb＋hc）／90＝6.3 也不滿足規(guī)范要求