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如何计算钢结构的抗剪承载力？
金波
《高层民用建筑钢结构技术规范》（JGJ 99-2015）第3.3.2条将“抗侧力结构的层间剪切承载力小于相邻上部楼层的80%”定义为楼面承载力突变，并将其列为竖向不规则的指标。《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）将其定义为薄弱层。《高层民用建筑钢结构技术规范》（JGJ 99-2015）第3.3.3条规定钢结构设计计算与实例，当楼面承载力突变时，薄弱层的抗侧力结构剪切承载力不宜小于相邻上部楼层的65%。 《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）、《高层建筑混凝土结构技术规范》（JGJ 3-2010）也有类似规定。
抗剪承载力如何计算？高层建筑混凝土结构技术规范JGJ 3-2010第3.5.3条对钢筋混凝土结构抗剪承载力有如下定义：楼面抗侧力结构的层间抗剪承载力是指在考虑的水平地震方向上所有柱、剪力墙、斜撑的抗剪承载力之和。在文章说明中进一步说明：柱的抗剪承载力可按假定两端同时屈服的破坏模式，根据柱实际两端的抗弯承载力计算；剪力墙可根据抗剪设计公式，根据实际钢筋计算；斜撑的抗剪承载力可考虑轴力的贡献，需考虑受压屈服的影响。
对于钢筋混凝土结构的抗剪承载力，主流结构设计软件PKPM按照《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009附录C“钢筋混凝土结构楼板抗剪承载力”进行计算，计算公式如下：
那么钢结构的抗剪承载力该如何计算呢？规范中并没有明确的规定。目前，国内主流设计软件PKPM采用如下方法计算钢柱和钢支撑的抗剪承载力（史建新，《楼盖抗剪承载力计算方法及软件实现》，第23届全国高层建筑结构学术会议论文集，2014）。
1.钢柱抗剪承载力
钢柱通常首先弯曲形成塑性铰，因此钢柱的剪切承载力应为柱上下端塑性铰对应的剪力：
在哪里：
钢柱抗剪承载力(kN)；
钢柱完全塑性弯曲承载力（kN.m）按高层民用建筑钢结构技术规范JGJ 99-2015第8.1.5条计算；
钢柱净高(m)。
高层民用建筑钢结构技术规范JGJ 99-2015第8.1.5条：计算构件拼接及柱脚时，构件的抗弯承载力应考虑轴力的影响。
应遵守以下规定
代替：
(1)H 型钢、箱型钢构件应符合下列规定：
1）H型截面（围绕强轴）和箱型截面
在哪里：
部件轴向力设计值（N）；
构件轴向屈服承载力(N)；
H型钢或箱型钢截面截面面积(mm2)；
构件腹板截面积(mm2)；
杆件腹板钢的屈服强度（N/mm2）。
以PKPM2010（V5.1版本）为例，将手算的钢柱抗剪承载力与软件计算结果进行对比。
SATWE 钢柱信息
构件轴向屈服承载力
部件轴力设计值
所以
钢柱抗剪承载力
钢结构设计计算与实例，与程序输出不一致。
软件输出结果表明钢柱完全塑性弯曲承载力为
按照《钢结构设计标准》GB 50017-2017第10.3.4条计算（按弯矩调制设计）。计算结果如下：
钢柱抗剪承载力
，与程序输出结果493.1kN不一致。
如果柱子的净高为4-0.6=3.4m，则
钢柱抗剪承载力
，与程序输出结果493.1kN基本一致。
2.钢支架抗剪承载力
首先计算钢支撑所能承受的最大轴压力
，然后将其投影到 X 和 Y 轴上作为钢支撑的剪切承载力
钢支撑所能承受的最大轴压力为：
在哪里：
部件轴向力设计值（N）；
按支架截面积计算出的抗压承载力（N）；
重力荷载代表值下支架的轴力(N)；
-X和Y方向的欧拉临界支撑力（N）。
X 和 Y 方向支持欧拉临界力
根据《钢结构设计标准》GB 50017-2017第8.2.1条规定：
以PKPM2010V5.1为例，将手算的钢支撑抗剪承载力与软件计算结果进行了比较。
SATWE钢铁支持信息
SATWE钢支撑内力
按支座截面积计算的抗压承载力
重力荷载代表值下支座轴力
X 方向支撑的欧拉临界力
Y 方向支撑的欧拉临界力
钢支撑承受最大轴压力
钢支撑抗剪承载力
软件计算钢支撑抗剪承载力
基本一样。
从钢支架和钢柱的抗剪承载力计算可以看出，钢支架的抗剪承载力远高于钢柱。
3.关于钢构件的抗剪承载力，需要注意以下几点：
（1）对于钢筋混凝土结构的钢框架屋盖，一般不需要比较混凝土屋盖层与钢框架层的抗剪承载力。
（2）当钢筋混凝土结构中有钢支撑时，PKPM软件会在一定程度上降低钢支撑的抗剪承载力，其原因如下：
在水平荷载作用下，楼板混凝土及钢构件层间位移-水平荷载曲线如下图所示。图中，在钢构件达到其抗剪承载力之前，混凝土构件已超过峰值，进入下降阶段。因此，对于混合结构，在叠加各构件抗剪承载力计算楼板抗剪承载力时，需对钢构件抗剪承载力做一定折减。根据钢结构与混凝土剪力墙结构层间位移角限值的比例关系，SATWE对混合结构中钢支撑计算出的抗剪承载力乘以0.25的折减系数。
不同材料构件层间位移-水平荷载曲线
以上内容来自《钢结构设计计算实例》
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