第六章_钢结构房屋的抗震设计.ppt

建筑结构抗震设计 2013-5-17 本课程的主要内容 1.绪论 2.场地、地基和基础 3.地震作用和结构抗震验算 4.结构隔震、消能和减震控制 5.混凝土房屋结构抗震设计 6.钢结构房屋的抗震设计 7.多层砌体及底层框架抗震 8.构筑物抗震设计 9.桥梁结构抗震设计 10.地下工程抗震设计 6.0 概述 钢材基本是属于各项同性的均质材料，具有轻质高强、延性好的性能，是一种很适宜于建造抗震结构的材料。在地震作用下，钢结构房屋 由于钢材的材质均匀，强度易于保证，因而结构的可靠性大；轻质高强的特点使钢结构房屋自重轻，从而结构所受的地震作用减小；良好的延性性能使钢结构具有很大的变形能力，即使在很大的变形下仍不致倒塌，从而保证结构的抗震安全性。 但是，钢结构房屋如果设计 与制造不当，在地震作用下， 可能发生构件的失稳和材料 的脆性破坏，而使其优良的 材性得不到充分的发挥，结 构反而未必具有较高的承载 力和延性。 6.0 概述——钢结构的发展现状 6.0 概述——钢结构的发展现状 6.0 概述——钢结构的发展现状 6.0 概述——钢结构的发展现状 6.0 概述——钢结构的发展现状 6.0 概述——钢结构的发展现状 6.0 概述——钢结构的发展现状 6.0 概述——钢结构的发展现状 6.0 概述——钢结构房屋的震害 一般来说，钢结构房屋在强震作用下，强度方面是足够的，但其侧向刚度一般不足。钢结构在地震作用下，虽很少整体倒塌，但常发生局部破坏和材料的脆性破坏。 所以说，多高层钢结构房屋的在地震中的破坏形式主要为： 节点连接破坏 构件破坏 结构倒塌破坏 6.0 概述——钢结构房屋的震害 一、节点连接破坏 节点 连接破坏主要有两种：一种是支撑连接破坏，一种是梁柱连接破坏。 6.0 概述——钢结构房屋的震害 由于节点连接传力集中、构造复杂，施工难度大，容易造成应力集中、强度不均衡现象，再加上可能出现的焊缝缺陷、构造缺陷，就更容易出现节点破坏。 节点域的破坏形式比较复杂，主要有加劲板的屈曲和开裂、加劲板焊缝出现裂缝、腹板的屈曲和裂缝。 6.0 概述——钢结构房屋的震害 梁柱节点刚性连接地震破坏的原因： 1、焊缝缺陷，如裂纹、钎焊、夹渣、气孔等，这些缺陷将成为裂缝开展直至断裂的起源； 2、三轴应力，梁柱连接的焊缝变形由于受到梁和柱的约束，施焊后焊缝残存三轴应力，使材料变脆； 3、构造缺陷，处于焊接工艺的要求，梁翼缘与柱连接处设有衬板，实际工程中衬板在焊接后就留在结构上，这样衬板与翼缘之间就留下一条人工裂缝，成为裂缝发展的起源； 4、焊缝金属冲击韧性，低的冲击韧性使得连接极易产生脆性破坏，成为印发节点破坏的重要因素。 6.0 概述——钢结构房屋的震害 二、构件破坏 支撑压曲； 梁柱局部失稳； 翼缘的屈曲； 截面扭转屈曲； 腹板屈曲和裂缝； 拼接处的裂缝； 节点焊缝处裂缝引起的柱翼缘层状撕裂； 框架柱的脆性断裂。 6.0 概述——钢结构房屋的震害 支撑压曲： 支撑构件为结构提供了较大的侧向刚度，当地震强度较大时，承受的轴向力（反复拉压）增加，如果支撑的长度、局部加劲板构造与主体结构的连接构造等出现问题，就会出现破坏或失稳。 6.0 概述——钢结构房屋的震害 梁柱局部失稳： 框架梁或柱的局部屈曲是因为梁或柱在地震作用下反复受弯，以及构件的截面尺寸和局部构造如长细比、板件宽厚比设计不合理造成的；柱的水平断裂是因为地震动造成的倾覆拉力较大、动应变速率较高、材性变脆 。 6.0 概述——钢结构房屋的震害 母材的断裂： 支撑处的断裂： 6.0 概述——钢结构房屋的震害 三、结构倒塌 结构倒塌是地震中结构破坏的最严重形式。 钢结构建筑尽管抗震性能好，但在地震中也有倒塌事件发生。钢结构房屋在地震中严重破坏或倒塌，与结构设计水平关系很大。 6.1.1 多层和高层钢结构的体系与布置 一、多层、高层钢结构体系： 框架体系 框架—支撑体系 框架—剪力墙板体系 筒体体系 巨型框架体系 6.1.1 多层和高层钢结构的体系与布置 1、框架体系： 由沿纵横方向的多榀框架构成，承受竖向及水平方向荷载的结构。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。 6.1.1 多层和高层钢结构的体系与布置 2、框架-支撑体系： 框架-支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方向均匀布置一定数量的支撑所形成的结构体系。在框架-支撑体系中，框架是剪切型结构，底部层间位移大；支撑为弯曲型结构，底部层间位移小，两者并联，可以明显减小