钢结构建筑抗震与设防.pptx

概述
钢结构强度高、延性好、重量轻、抗震性能好。总体来说，在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小。例如，在墨西哥城的高烈度区内有102幢钢结构房屋，其中59幢为1957年以后所建，在1985年9月的墨西哥大地震()中，1957年以后建造的钢结构房屋倒塌或严重破坏的不多(见表6-1)，而钢筋混凝土结构房屋的破坏就要严重得多。
建造年份
钢结构
钢筋混凝土结构
倒塌
严重破坏
倒塌
严重破坏
1957年以前
7
1
27
16
1957一1976年
3
1
51
23
1976年以后
0
0
4
6
1985年墨西哥城地震中钢结构和钢筋混凝土结构的破坏情况
节点连接破坏
主要有两种节点连接破坏，一种是支撑连接破坏，另一种是梁柱连接破坏，从1978年日本宫城县远海地震()所造成的钢结构建筑破坏情况看(表6-2)，支撑连接更易遭受地震破坏。
支撑连接破坏
梁柱刚性连接的典型震害现象
1994年美国Northridge地震和1995年日本阪神地震造成了很多梁柱刚性连接破坏，震害查发现，梁柱连接的破坏大多数发生在梁的下翼缘处，而上翼缘的破坏要少得多。这可能有两种原因:1楼板与梁共同变形导致下翼缘应力增大；2)下翼缘在腹板位置焊接的中断是一个显著的焊缝缺陷的来源。
梁柱焊接连接处的失效模式
梁柱刚性连接裂缝或断裂破坏的原因有:
1)焊缝缺陷，如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等。
2)三轴应力影响。分析表明，梁柱连接的焊缝变形由于受到梁和柱约束，施焊后焊缝残存三轴拉应力，使材料变脆。
3)构造缺陷。出于焊接工艺的要求，梁翼缘与柱连接处设有垫板，实际工程中垫板在焊接后就留在结构上，这样垫板与柱翼缘之间就形成一条“人工”裂缝，成为连接裂缝发展的起源。
“人工”裂缝
构件破坏
多高层建筑钢结构构件破坏的主要形式有:
1)支撑压屈。在地震时支撑所受的压力超过其屈曲临界力时，即发生压屈破坏。
2)梁柱局部失稳。梁或柱在地震作用下反复受弯，在弯矩最大截面处附近由于过度弯曲可能发生翼缘局部失稳破坏
3)柱水平裂缝或断裂破坏。1995年日本阪神地震中，位于阪神地震区芦屋浜的52栋高层钢结构住宅，有57根钢柱发生水平裂缝破坏。分析原因认为，竖向地震使柱中出现动拉力，由于应变速率高，使材料变脆，加上截面弯矩和剪力的影响，造成柱水平断裂。
支撑的压屈
柱的局部失稳
结构倒塌
结构倒塌是地震中结构破坏最严重的形式。
1985年墨西哥大地震中有10幢钢结构房屋倒塌，在1995年日本阪神地震中，也有钢结构房屋倒塌发生。
1985年日本阪神地震中某地区钢结构房屋震害情况
建造年份
严重破坏或倒塌
中等破坏
轻微破坏
完好
1971年以前
5
0
2
0
1971一1982年
0
0
3
5
1982年以后
0
0
1
7
柱的水平断裂
钢柱(箱形截面500mm x 500mm)地震脆断实例
(图下中间所示为硬币，以示断缝大小)
结构选型
结构平面布置
结构竖向布置
结构布置的其他要求
多高层钢结构的选型与结构布置
我国《建筑抗震设计规范》( GB50011-2001)将超过12层的建筑归为高层钢结构建筑，将不超过12层的建筑归为多层钢结构建筑。
高层钢结构的结构体系主要有框架体系、框架一支撑（剪力墙板）体系、筒体体系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）或巨型框架体系。
纯框架结构
延性好，
抗侧力刚度较差
结构选型
（１）框架体系
　　框架体系是沿房屋纵横方向由多榀平面框架构成的结构。这类结构的抗侧力能力主要决定于梁柱构件和节点的强度与延性，故节点常采用刚性连接节点。框架结构体系的梁柱节点宜采用刚接。