半刚性连接钢框架-支撑结构的直接设计方法研究

何天森; 吴梓玮; 徐海峰; 李国强; 蒋健; 蒋蕴涵; 陈琛; 肖蕾; 张锦骁

doi:10.13206/j.gjgS24051501

半刚性连接钢框架-支撑结构的直接设计方法研究

doi: 10.13206/j.gjgS24051501

1. 同济大学土木工程学院, 上海 200092;
2. 同济大学建筑设计研究院 (集团)有限公司, 上海 200092;
3. 美建建筑系统(中国)有限公司, 上海 201199;
4. 长江精工(上海)建筑科技有限公司, 上海 201199

详细信息

作者简介:
何天森，硕士，正高级工程师，主要从事复杂结构及高性能钢结构设计及研究。Email: dj12hts@tjad.cn

计量
- 文章访问数: 10
- HTML全文浏览量: 1
- PDF下载量: 2
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2024-05-15
- 网络出版日期: 2025-11-05
- 刊出日期: 2025-09-22

Research on the Direct Design Method for Semi-Rigid Connected Steel Frame-Braced Structures

1. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China;
2. Tongji Architectural Design (Group) Co., Ltd., Shanghai 200092, China;
3. ABC Building Systems (China) Co., Ltd., Shanghai 201199, China;
4. Changjiang & Jinggong (Shanghai) Construction Technology Co., Ltd., Shanghai 201199, China

摘要

摘要: 为了进一步降低建筑行业碳排放，利用半刚性连接在减少建筑结构材料用量方面的潜力，提出了半刚性连接钢框架-支撑结构体系及其直接设计方法。作为一种介于刚性连接和铰接连接之间的结构形式，半刚性连接允许在梁与柱之间存在一定的弯矩和转角，从而提高结构的整体承载效率。基于现有规范和设计软件，阐述了直接设计方法的步骤及建模方法。基于某实际厂房的数值算例，验证了所提出设计方法的有效性和结构体系的优越性。数值算例结果表明：采用半刚性连接钢框架相比传统刚接钢框架可在同等力学性能下节省超20%的用钢量。
- 半刚性连接 /
- 钢框架 /
- 结构设计 /
- 材料用量 /
- 碳排放 /
- 非线性分析
Abstract: To further reduce carbon emissions in the construction industry， this paper proposes a semi-rigid connected steel frame-braced structural system and its direct design method to mitigate the use of construction materials. Positioned between fully-rigid and pinned connections， semi-rigid connections allow for certain levels of bending moment and rotation between beams and columns， thereby enhancing the overall structural load-carrying efficiency. The step-by-step procedure and modeling techniques of the direct design method were elaborated based on existing codes and design software. The effectiveness of the proposed design method and the superiority of the structural system were validated through numerical examples based on an actual factory building. The numerical results demonstrated that employing semi-rigidly connected steel frames could save over 20% of steel consumption compared to traditional rigidly connected steel frames while maintaining equivalent structural performance.
- semi-rigid connection /
- steel frame /
- structural design /
- material usage /
- carbon emission /
- nonlinear analysis

HTML全文

参考文献(12)

[1]	中国建筑节能协会建筑能耗与碳排放数据专委会. 2022中国建筑能耗与碳排放研究报告[R]. 重庆:中国建筑节能协会建筑能耗与碳排放数据专委会，2022.
[2]	中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑结构荷载规范:GB 50009—2012[S]. 北京:中国建筑工业出版社，2012.
[3]	中华人民共和国住房和城乡建设部. 混凝土结构设计标准:GB/T 50010—2010[S]. 北京:中国建筑工业出版社，2024.
[4]	中华人民共和国住房和城乡建设部. 钢结构设计标准:GB 50017—2017[S]. 北京:中国建筑工业出版社，2018.
[5]	中国钢结构协会. 钢结构用自锁式单向高强螺栓连接副技术条件:T/C SCS TC01-01—2018[S]. 上海:同济大学出版社，2018.
[6]	中国工程建设标准化协会. 矩形钢管构件自锁式单向高强螺栓连接设计标准:T/ CECS 605—2019[S]. 北京:中国建筑工业出版社，2019.
[7]	蒋蕴涵. 自锁式单向螺栓及用于H型钢梁与矩形钢管柱节点力学性能研究[D]. 上海:同济大学，2023.
[8]	European Committee for Standardization. Eurocode 3:design of steel structures-part 1-8:design of joints:EN 1993-1-8∶ 2005[S]. Brussels:European Committee for Standardization，2005.
[9]	Niyogi S K. Concrete bearing strength:support，mix，size effect[J]. Journal of the Structural Division，1974，100:1685-1702.
[10]	Niyogi S K. Bearing strength of concrete-geometric variations[J]. Journal of the Structural Division，1973，99（7）:1471-1490.
[11]	段炼. H型钢梁与矩形管柱端板单向螺栓连接节点性能研究[D]. 上海:同济大学，2016.
[12]	European Committee for Standardization. Eurocode 4:design of composite steel and concrete structures-Part 1-1∶ general rules and rules for buildings:EN 1994-1-1∶ 2005[S]. Brussels:European Committee for Standardization，2005.