第七章 钢结构房屋抗震.ppt

* * C.Z.QU 钢结构 房屋抗震设计 C.Z.QU 概述 本章所介绍的钢结构房屋，仅指结构体系的主要承重构件都是钢结构构件的房屋，或称全钢结构房屋。 由于钢材韧性好、强度与重量比高，一般来说，钢结构房屋的抗震性能优于用其他传统建筑材料建造的房屋。 但是如果钢结构房屋在结构设计、材料选用、施工制作和维护上出现问题，在地震中同样会造成破坏。 C.Z.QU 钢结构房屋震害 在过去发生的大地震中，观察到的钢结构房屋控害现象大体可以分为： 杆件破坏 节点破坏 结构整体破坏 非结构构件破坏 C.Z.QU 1. 钢结构杆件破坏 这是采用张紧圆钢的屋面交叉水平支撑，在反复拉压作用下，支撑发生了失稳，图中可以观察到杆件的弯曲。 C.Z.QU 这是1995年日本兵库县南部大地震中在高层钢结构住宅中发生的破坏：梁、柱、支撑的节点近旁，箱形截面柱子断裂，H形支撑的端部则发生局部失稳。 C.Z.QU 图中可以观察到桁架下弦杆的破断。 C.Z.QU 2. 节点破坏 梁与柱于相连的焊缝发生断裂 C.Z.QU 柱子加劲肋板在节点处的断裂 C.Z.QU 圆管桁架节点板弯折屈曲 C.Z.QU 钢结构整体彻底坍塌的实例较少。 图示结构的层间变形，是因为支撑结构破坏后，框架因产生塑性铰而形成机构造成的体系破坏。 C.Z.QU 3. 非结构构件破坏 钢结构本身因其有较大的承载能力和变形能力，因此在大地震中并未发生破坏，但连接在结构构件上的墙板、楼面板、屋面板或者窗、门等非结构构件可能遭受破坏。 非结构构件的破坏，原因之一是这些构件本身强度不够，或者是其变形追随性较差，也可能是由于连接失效所致。 C.Z.QU 如果房屋非常重要，不允许发生任何破坏，可以使结构在预期的地震作用了保持在弹性范围内。 但是对大多数的房屋结构的抗震设计而言，因受到经济条件、使用条件等的限制，这种要求未必合理。 充分利用钢结构构件及其体系良好的塑性性能，使得房屋建筑在罕遇地震作用下保持结构整体的稳定性，避免倒塌，在现时条件下是可以接受的一种设计目标。 C.Z.QU 钢结构体系的塑性性能 一个超静定的框架结构若承受单向作用的水平分布荷载 ，即使若干梁已经达到其承载上限，只要结构整体还有足够多的赘余度，结构整体还能稳定承载（图8.4）。 框架结构的延性系数可以和杆件的延性系数一样的方法来定义：应极限承载力的侧向位移和弹性侧向位移限值之比称为钢梁的延性系数，建筑钢结构中杆件的延性系数一般可达到2～5或者更大。 。 C.Z.QU 显然杆件或结构的延性系数越大，则在超出弹性范围后，可以利用的承载潜力就越大。 C.Z.QU 对大多数钢结构房屋建筑来说，结构抗震设计的重要任务，是要求在多遇地震时，结构（包括其主要承重杆件）能保持在弹性范围内或基本保持在弹性范围； 在遭遇设计预期的罕遇地震时，结构整体的受力不超过其极限承载力，从而保持结构的稳定。 要达到这一目标，就需从体系布置、杆件设计、节点构造等各方面予以全盘考虑。 C.Z.QU 适用于抗震设防地区的多高层钢结构民用建筑的结构，有： 框架结构 框架－支撑结构 框架－抗震墙板结构 框筒结构 筒中筒结构 成束简结构 桁架筒结构 巨型结构。 高层钢结构民用建筑的结构体系 C.Z.QU C.Z.QU 钢结构体系抗震设计的布置要求 1．钢结构民用建筑最大高度的限制 不同类型的结构体系在不同设防烈度的最大建筑高度应符合《抗震规范》的规定 注：表中房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度。平面和竖向不规则或建造于IV类场地的钢结构房屋，适用的最大高度应适当降低。 C.Z.QU 2. 钢结构民用建筑最大高宽比的限制 因建筑可能承受各方向的水平地震作用，故高宽比指房屋总高度与平面较小宽度之比。 房屋高宽比过大，则结构体系较柔，在地震作用下的侧移较大。 《抗震规范》规定钢结构民用建筑最大高宽比不宜超过表8.2的数值。 C.Z.QU 3．设置防震缝的规定 钢结构房屋宜避免采用不规则建筑结构方案，不设防震缝。需要设防震缝时，参照对应的钢筋混凝土框架结构、框架－抗震墙结构，将抗震缝宽度放大1.5倍。 4．结