5.2.1 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可采用彈性分析方法計算。對于下列情形之一且有抗震設(shè)防要求的交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用兩階段設(shè)計法：
1 高度大于50m。
2 不滿足本規(guī)程第5.1.2條規(guī)定。
3 不滿足本規(guī)程第5.1.7條規(guī)定。
第一階段為多遇地震作用下的彈性分析，應(yīng)驗算構(gòu)件的承載力和結(jié)構(gòu)的層間位移；第二階段為罕遇地震作用下的彈塑性分析，應(yīng)驗算結(jié)構(gòu)的層間位移。
5.2.2 對結(jié)構(gòu)進行彈塑性分析時，可采用桿系模型；框架梁柱的恢復(fù)力模型可采用二折線模型，其滯回模型可不考慮剛度退化；桁架桿件的恢復(fù)力模型中，應(yīng)考慮剛度退化。
5.2.3 在橫向水平荷載作用下，對結(jié)構(gòu)進行彈性分析時，宜考慮混凝土樓板與桁架弦桿的共同作用，組合樓蓋中弦桿的慣性矩應(yīng)按下列規(guī)定采用：對兩側(cè)有樓板的弦桿取1.5Ib，對一側(cè)有樓板的弦桿取1.2Ib，Ib為弦桿的慣性矩。但進行彈塑性分析時，應(yīng)忽略混凝土樓板與桁架弦桿的組合效應(yīng)。
5.2.4 當(dāng)交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)為規(guī)則結(jié)構(gòu)，不進行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算時，可采用平面協(xié)同分析模型進行橫向水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移分析。采用平面協(xié)同分析時，可先將相同類型的框架合并成總框架，總框架的剛度取合并框架的剛度之和。然后根據(jù)兩類總框架樓層水平位移相等的條件，將兩類框架在樓層處用剛性鏈桿連接起來，組成計算平面結(jié)構(gòu)，樓層水平荷載均布于框架的兩側(cè)(圖5.2.4)。
圖5.2.4 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)的平面協(xié)同分析模型
5.2.5 豎向荷載作用下交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)的分析，可不考慮結(jié)構(gòu)的空間作用。當(dāng)采用空腹桁架時，可取單榀橫向框架進行結(jié)構(gòu)分析；當(dāng)采用帶空腹節(jié)間的單斜式平行弦桁架時，可取單榀桁架進行結(jié)構(gòu)分析，計算模型如圖5.2.5所示。
圖5.2.5 帶空腹節(jié)間的單斜式平行弦桁架計算模型
5.2.6 在水平荷載作用下，交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)采用如下簡化方法計算分配到單層單榀桁架上的水平剪力：
式中：Vij——第i層第j榀桁架所分配的水平剪力；
VSij——不考慮樓層總剪力作用點與樓層剛度中心偏離時，第i層第j榀桁架所分配的樓層剪力；
VTij——考慮樓層總剪力作用點與樓層剛度中心偏離時，第i層第j榀桁架所分配的樓層剪力；
Vi——第i層的樓層總剪力；
m——第i層桁架總榀數(shù)；
Kij——第i層第j榀桁架的層間水平抗推剛度，應(yīng)按公式(5.2.7)計算；
GJi——第i層所有桁架對樓層剛度中心的抗扭剛度之和；
ed——偏心矩設(shè)計值，非地震作用時宜取ed＝e0，地震作用時宜取ed＝e0＋0.05L；
e0——樓層總剪力作用點至樓層剛度中心的距離；
L——垂直于樓層剪力方向的結(jié)構(gòu)平面尺寸；
xj——以樓層剛度中心為坐標(biāo)原點，單榀桁架相對于樓層剛度中心的坐標(biāo)。
5.2.7 單榀桁架(圖5.2.7)的層間水平抗推剛度按下式進行計算：
式中：E——鋼材的彈性模量；
ls——桁架的跨度；
l、A——斜腹桿的長度和截面面積；
hs——桁架的高度；
c——空腹節(jié)間的寬度；
a——除空腹節(jié)間外，其他節(jié)間的寬度；
I——弦桿的慣性矩。
圖5.2.7 單榀桁架的結(jié)構(gòu)尺寸
5.2.8 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)采用三維空間整體模型進行彈性內(nèi)力分析和變形分析時，為簡化計算，可假定樓板在平面內(nèi)為剛性。
5.2.9 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)采用三維空間整體模型或平面簡化模型進行分析時，可假定空腹節(jié)間及與空腹節(jié)間相鄰節(jié)間的桁架弦桿為連續(xù)，其余節(jié)間的弦桿為鉸接，腹桿與弦桿為鉸接(圖5.2.9)。
圖5.2.9 桁架的計算模型
條文說明
5.2 結(jié)構(gòu)分析方法
5.2.1 目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范均按彈性分析方法計算結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)，而在截面設(shè)計時考慮彈塑性的影響；周緒紅教授的抗震試驗研究表明，對于抗震設(shè)防的多、高層交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)“大震不倒”的原則驗算罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的層間位移。
5.2.2 第二階段抗震設(shè)計時，結(jié)構(gòu)進入塑性，采用桿系模型進行時程分析可以了解結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的時程反應(yīng)。交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的恢復(fù)力模型目前尚缺乏足夠的試驗研究資料，暫按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99制定，但桁架桿件以受軸力為主，受壓失穩(wěn)后剛度退化嚴(yán)重，恢復(fù)力模型中需考慮。
5.2.3 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)中，水平力通過樓板傳遞到相鄰橫向框架，桁架弦桿與樓板連接可靠，彈性分析時宜考慮樓板和鋼桁架弦桿的共同作用，彈塑性分析時，混凝土樓板可能已開裂嚴(yán)重，故不考慮其與弦桿共同工作。
5.2.4 在橫向方向，水平荷載通過樓板的橫隔作用，從上層桁架的下弦傳遞到相鄰框架桁架的上弦，如圖2所示。平面協(xié)同分析模型采用剛性鏈桿模擬樓板傳遞水平力的作用，周緒紅教授和周期石博士將該模型計算結(jié)果與空間有限元模型計算結(jié)果進行了比較分析，二者相差較小。
圖2 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)荷載傳遞路線
5.2.5 結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，側(cè)移很小，且沿結(jié)構(gòu)縱向方向上各榀橫向框架有規(guī)律的布置，作用在結(jié)構(gòu)上的豎向荷載也沿縱向均勻分布，因此可不考慮結(jié)構(gòu)的整體空間作用，將節(jié)間荷載轉(zhuǎn)換為節(jié)點荷載進行結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和豎向位移分析。
5.2.6 桁架上分配的水平剪力可由兩部分組成，一部分為按水平剛度分配的剪力，另一部分為偏心引起的剪力。
5.2.7 根據(jù)Robert D.Hanson發(fā)表的期刊論文《Aseismic de-sign of staggered truss buildings》和美國AISC設(shè)計指南“Steel Design Guide Series 14：Staggered Truss Framing System”制定。
5.2.8 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)樓板通常采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板、壓型鋼板-混凝土組合樓板或裝配整體式疊合樓板，其在自身平面內(nèi)的剛度很大，可假設(shè)樓板在其平面內(nèi)的剛度無窮大。
5.2.9 帶空腹節(jié)間的桁架中，除空腹節(jié)間及其相鄰節(jié)間的弦桿外，其余桿件中的內(nèi)力以軸力為主，彎矩很小，因此可假定空腹節(jié)間及與空腹節(jié)間相鄰節(jié)間的桁架弦桿為連續(xù)，其余節(jié)點為鉸接。
1 高度大于50m。
2 不滿足本規(guī)程第5.1.2條規(guī)定。
3 不滿足本規(guī)程第5.1.7條規(guī)定。
第一階段為多遇地震作用下的彈性分析，應(yīng)驗算構(gòu)件的承載力和結(jié)構(gòu)的層間位移；第二階段為罕遇地震作用下的彈塑性分析，應(yīng)驗算結(jié)構(gòu)的層間位移。
5.2.2 對結(jié)構(gòu)進行彈塑性分析時，可采用桿系模型；框架梁柱的恢復(fù)力模型可采用二折線模型，其滯回模型可不考慮剛度退化；桁架桿件的恢復(fù)力模型中，應(yīng)考慮剛度退化。
5.2.3 在橫向水平荷載作用下，對結(jié)構(gòu)進行彈性分析時，宜考慮混凝土樓板與桁架弦桿的共同作用，組合樓蓋中弦桿的慣性矩應(yīng)按下列規(guī)定采用：對兩側(cè)有樓板的弦桿取1.5Ib，對一側(cè)有樓板的弦桿取1.2Ib，Ib為弦桿的慣性矩。但進行彈塑性分析時，應(yīng)忽略混凝土樓板與桁架弦桿的組合效應(yīng)。
5.2.4 當(dāng)交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)為規(guī)則結(jié)構(gòu)，不進行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算時，可采用平面協(xié)同分析模型進行橫向水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移分析。采用平面協(xié)同分析時，可先將相同類型的框架合并成總框架，總框架的剛度取合并框架的剛度之和。然后根據(jù)兩類總框架樓層水平位移相等的條件，將兩類框架在樓層處用剛性鏈桿連接起來，組成計算平面結(jié)構(gòu)，樓層水平荷載均布于框架的兩側(cè)(圖5.2.4)。
圖5.2.4 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)的平面協(xié)同分析模型
5.2.5 豎向荷載作用下交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)的分析，可不考慮結(jié)構(gòu)的空間作用。當(dāng)采用空腹桁架時，可取單榀橫向框架進行結(jié)構(gòu)分析；當(dāng)采用帶空腹節(jié)間的單斜式平行弦桁架時，可取單榀桁架進行結(jié)構(gòu)分析，計算模型如圖5.2.5所示。
圖5.2.5 帶空腹節(jié)間的單斜式平行弦桁架計算模型
5.2.6 在水平荷載作用下，交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)采用如下簡化方法計算分配到單層單榀桁架上的水平剪力：
式中：Vij——第i層第j榀桁架所分配的水平剪力；VSij——不考慮樓層總剪力作用點與樓層剛度中心偏離時，第i層第j榀桁架所分配的樓層剪力；
VTij——考慮樓層總剪力作用點與樓層剛度中心偏離時，第i層第j榀桁架所分配的樓層剪力；
Vi——第i層的樓層總剪力；
m——第i層桁架總榀數(shù)；
Kij——第i層第j榀桁架的層間水平抗推剛度，應(yīng)按公式(5.2.7)計算；
GJi——第i層所有桁架對樓層剛度中心的抗扭剛度之和；
ed——偏心矩設(shè)計值，非地震作用時宜取ed＝e0，地震作用時宜取ed＝e0＋0.05L；
e0——樓層總剪力作用點至樓層剛度中心的距離；
L——垂直于樓層剪力方向的結(jié)構(gòu)平面尺寸；
xj——以樓層剛度中心為坐標(biāo)原點，單榀桁架相對于樓層剛度中心的坐標(biāo)。
5.2.7 單榀桁架(圖5.2.7)的層間水平抗推剛度按下式進行計算：
式中：E——鋼材的彈性模量；ls——桁架的跨度；
l、A——斜腹桿的長度和截面面積；
hs——桁架的高度；
c——空腹節(jié)間的寬度；
a——除空腹節(jié)間外，其他節(jié)間的寬度；
I——弦桿的慣性矩。
圖5.2.7 單榀桁架的結(jié)構(gòu)尺寸
5.2.8 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)采用三維空間整體模型進行彈性內(nèi)力分析和變形分析時，為簡化計算，可假定樓板在平面內(nèi)為剛性。5.2.9 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)采用三維空間整體模型或平面簡化模型進行分析時，可假定空腹節(jié)間及與空腹節(jié)間相鄰節(jié)間的桁架弦桿為連續(xù)，其余節(jié)間的弦桿為鉸接，腹桿與弦桿為鉸接(圖5.2.9)。
圖5.2.9 桁架的計算模型
條文說明
5.2 結(jié)構(gòu)分析方法5.2.1 目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范均按彈性分析方法計算結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)，而在截面設(shè)計時考慮彈塑性的影響；周緒紅教授的抗震試驗研究表明，對于抗震設(shè)防的多、高層交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)“大震不倒”的原則驗算罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的層間位移。
5.2.2 第二階段抗震設(shè)計時，結(jié)構(gòu)進入塑性，采用桿系模型進行時程分析可以了解結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的時程反應(yīng)。交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的恢復(fù)力模型目前尚缺乏足夠的試驗研究資料，暫按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99制定，但桁架桿件以受軸力為主，受壓失穩(wěn)后剛度退化嚴(yán)重，恢復(fù)力模型中需考慮。
5.2.3 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)中，水平力通過樓板傳遞到相鄰橫向框架，桁架弦桿與樓板連接可靠，彈性分析時宜考慮樓板和鋼桁架弦桿的共同作用，彈塑性分析時，混凝土樓板可能已開裂嚴(yán)重，故不考慮其與弦桿共同工作。
5.2.4 在橫向方向，水平荷載通過樓板的橫隔作用，從上層桁架的下弦傳遞到相鄰框架桁架的上弦，如圖2所示。平面協(xié)同分析模型采用剛性鏈桿模擬樓板傳遞水平力的作用，周緒紅教授和周期石博士將該模型計算結(jié)果與空間有限元模型計算結(jié)果進行了比較分析，二者相差較小。
圖2 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)荷載傳遞路線
5.2.5 結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，側(cè)移很小，且沿結(jié)構(gòu)縱向方向上各榀橫向框架有規(guī)律的布置，作用在結(jié)構(gòu)上的豎向荷載也沿縱向均勻分布，因此可不考慮結(jié)構(gòu)的整體空間作用，將節(jié)間荷載轉(zhuǎn)換為節(jié)點荷載進行結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和豎向位移分析。5.2.6 桁架上分配的水平剪力可由兩部分組成，一部分為按水平剛度分配的剪力，另一部分為偏心引起的剪力。
5.2.7 根據(jù)Robert D.Hanson發(fā)表的期刊論文《Aseismic de-sign of staggered truss buildings》和美國AISC設(shè)計指南“Steel Design Guide Series 14：Staggered Truss Framing System”制定。
5.2.8 交錯桁架鋼框架結(jié)構(gòu)樓板通常采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板、壓型鋼板-混凝土組合樓板或裝配整體式疊合樓板，其在自身平面內(nèi)的剛度很大，可假設(shè)樓板在其平面內(nèi)的剛度無窮大。
5.2.9 帶空腹節(jié)間的桁架中，除空腹節(jié)間及其相鄰節(jié)間的弦桿外，其余桿件中的內(nèi)力以軸力為主，彎矩很小，因此可假定空腹節(jié)間及與空腹節(jié)間相鄰節(jié)間的桁架弦桿為連續(xù)，其余節(jié)點為鉸接。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 GB149
