多层钢框架结构设计要点

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃，兰州，730000）

【摘要】钢结构在建筑行业使用越来越广泛。对于结构设计人员，如何运用钢结构的受力特

性结合规范计算是关键，笔者根据自己的设计经验总结多层钢框架结构设计要点，供参考。【关键词】平面；竖向布置高承载力；低延性长细比；钢框架结构节点连接

钢结构具有强度高、受力明确、具有很好的抗震延性、建筑平面布置灵活、使用空间大、加

工简便、施工周期短、生态环保等优点，已在建筑行业广泛使用。但钢结构同时也存在着刚

度小、侧移大、对抗侧力体系和墙体楼板要求较高等问题，这就对钢结构设计提出了非常高

的要求。我结合近几年的钢框架设计体会及《钢结构设计规范》和《建筑抗震设计规范》并

且对比多层混凝土结构设计来探讨多层钢框架结构的设计要点。

一、建模计算

建筑设计应重视平面、立面和竖向剖面的规则性，抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向

刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免

侧向刚度和承载力突变。1995年阪神地震中，大阪和神户市不少建筑产生中部楼层严重破坏，其中一个原因是结构刚度在中部楼层产生突变。同钢砼结构一样，多层钢框架结构的规则性

判断和处理措施可按《抗规》3.4节有关规定执行。设计时还应控制以扭转为主的第三周期

与第一周期的周期比应小于0.9。

抗震设计时，当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的

结构时，宜设置防震缝将其划分为较简单的几个结构单元来减少地震时由于扭转产生震害。

钢结构刚度小位移大，钢结构防震缝宽不应小于相应钢筋混凝土结构房屋1.5倍。钢结构也

存在最大适用高度和高宽比的限制要求，具体要求应按《抗规》8.1.1条和8.1.2条执行。

二、抗震等级

多层钢结构房屋抗震等级应按《抗规》8.1.3条规定采用并符合相应的计算和构造措施要求。不同抗震等级，体现不同延性要求。按抗震设计等能量的概念，钢结构当构件承载力提高，

能满足烈度提高一度地震作用要求时延性可适当降低，允许降低其抗震等级。故《抗规》

8.1.3注2：通常构件抗震等级与结构相同，当某个部位各构件承载力均满足2倍地震作用组

合下内力要求时，7~9度构件抗震等级应允许按降低一度确定。这是钢结构设计中“高承载力，低延性”概念。其在钢结构设计中十分有用，特别在高烈度大空间钢框架结构中，由于钢结构构件一般强度高截面小，为满足设防烈度下对应抗震等级长细比和板件宽厚比要求，往往在

计算满足要求并且有富余情况下加厚板件，加大截面，使用钢量增加，但这种情况下，采用《抗规》8.1.3注2，某个部位构件用2倍地震作用力组合验算，如承载力满足要求时，7~9

度构件抗震等级应允许按降低一度确定。这样便降低了构件长细比和板件宽厚比要求，不再

要求加大构件，加厚板件，大大减少用钢量，经济安全。

三、抗震计算

钢砼结构的阻尼比取0.05，多层钢框架在多遇地震下阻尼比高度不大于50m取0.04；高度

大于50m且小于200m时，可取0.03；高度不小于200m时，宜取0.02。多层钢框架在罕遇

地震下弹塑性分析，阻尼比可取0.05。

钢结构刚度小、侧移大，应按《抗规》3.6.3计及重力二阶效应进行二阶效应弹性分析时，

按照《钢规》3.2.8的规定，在每层柱顶附加考虑假想水平力Hni，框架柱计算长度系数μ=1.0。某些长度宽度尺寸大、高度尺寸小的多层、单层钢框架可不计及重力二阶效应不进行二阶效

应的弹性分析，这时柱的计算长度应按《钢规》附录D表D-2有侧移框架柱的计算长度系数