钢结构抗震设计应注意的问题

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轻型钢结构住宅技术规程中的地震抗震设计要求

轻型钢结构住宅技术规程中的地震抗震设计要求

轻型钢结构住宅技术规程中的地震抗震设计要求轻型钢结构住宅作为一种新兴的住宅建筑形式,具有重量轻、施工速度快、环保等诸多优势。

然而,在建筑设计中,地震抗震设计是至关重要的一环。

本文将探讨轻型钢结构住宅技术规程中的地震抗震设计要求。

1. 设计基础地震抗震设计的第一步就是建立合适的设计基础。

对于轻型钢结构住宅,设计基础的确定应考虑到周边地质条件、土壤承载能力、地震烈度等因素。

必要时需要进行地质勘探和相关试验,以确保设计基础的可靠性和稳定性。

2. 结构形式在地震抗震设计中,结构形式的选择至关重要。

轻型钢结构住宅可以采用框架结构、剪力墙结构等多种形式。

设计者需根据具体情况选择结构形式,并确保其能够满足地震力的传递和分散。

3. 抗震性能目标地震抗震设计应明确抗震性能目标,包括限制在地震作用下的变形、破坏程度等。

对于轻型钢结构住宅,应确保在地震中能够保证居民的生命安全,同时尽量减少结构的损坏和修复成本。

4. 建模分析地震抗震设计需要进行建模分析,以便评估结构在地震中的受力情况。

通过使用专业软件进行有限元分析、性能分析等,设计者可以准确地预测结构的抗震性能,并进行必要的优化调整。

5. 抗震构造措施为了提高轻型钢结构住宅的地震抗震能力,设计者需要采取一系列的抗震构造措施。

例如,增加结构的整体刚度,使用抗震支撑系统,进行节点的加强等。

这些措施旨在增加结构的抗震能力,并在地震中保持结构的完整性。

6. 使用监管地震抗震设计要求不仅仅体现在建筑设计阶段,还需要在使用监管阶段得到有效执行。

相关部门应加强对轻型钢结构住宅的监管,确保其符合地震抗震设计要求,并及时进行维修和加固。

7. 地震演化预测对于轻型钢结构住宅的地震抗震设计,需要考虑地震的演化过程。

在设计中,应使用合适的地震波,进行多种地震动力学分析,以模拟真实的地震作用,并保证结构在不同地震波下的稳定性。

总结:轻型钢结构住宅技术规程中的地震抗震设计要求是确保结构在地震中能够保持强度和稳定性的关键。

钢结构节点抗震设计问题

钢结构节点抗震设计问题

浅析钢结构节点抗震设计的问题【摘要】本文针对高层及多层钢结构节点设计中容易忽略的一些问题进行分析。

【关键词】钢结构;节点设计;抗震1.节点抗震设计的原则在钢结构设计工作中,连接节点的设计是一个重要环节。

为使连接节点具有足够的强度和刚度,设计时应合理地确定连接节点的形式和方法。

目前,节点有非抗震和抗震设计之分,非抗震设计可以按照组合内力来设计节点,抗震设计则不宜这么做,抗震规范上对节点抗震设计有一系列的要求,显然按照组合内力来设计节点是不能满足这些要求的。

以刚性连接的梁拼接节点为例,如将梁翼缘的连接按实际内力进行设计,则有损于梁的连续性,可能使建筑物的实际情况与内力分析模型不相协调,并降低结构延性。

因此,对于要求有抗震设计的结构,其连接节点应按构件截面面积的等强度条件进行设计。

进行设计时,首先应判定所设计的节点有无抗震要求。

对于抗震结构,为了保证其安全,节点的承载力应大于构件的承载力(《钢结构连接节点设计手册》1-3),“强节点、弱构件”的设计理念应是工程师遵循的基本原则。

《建筑抗震设计规范》表5.4.2中规定结构构件的截面抗震验算应满足下式:s≤r/yre。

其中,s为结构构件内力组合的设计值;r为构件承载力设计值;yre为承载力抗震调整系数。

强节点、强连接的重要性由此可见。

钢框架体系梁柱连接节点的基本设计原则是:节点必须能够完全传递被连接板件的内力,在强震作用下节点能够发挥材料的塑性,保证结构在梁内而不是在柱内产生塑性铰,以消耗地震输入的能量。

基于制作简便及经济性等因素,国内钢框架体系的梁柱节点主要采用全焊式或栓焊式连接,其最大承载力应符合下列要求:mu≥1.2mp(《建筑抗震设计规范》8.2.8-1),vu≥1.3(2mp/l)且vu≥0.58hwtwfay(《建筑抗震设计规范》8.2.8-2)。

公式中mu,mp,vu的计算见图1。

mp=[bftf(h-tf)+twh2/4]fy,mu=bftf(h-tf)fu。

钢结构的减振与抗震措施

钢结构的减振与抗震措施

钢结构的减振与抗震措施钢结构是一种具有优良力学性能和较高抗震性能的结构体系。

然而,在地震等外力作用下,钢结构仍然存在着一定的振动和破坏的风险。

针对这一问题,工程界提出了多种减振与抗震措施,以提高钢结构的抗震能力并保障其安全性。

一、主动减振措施1. 阻尼器使用阻尼器是一种主动减振装置,通过在钢结构中引入阻尼材料或装置,将结构的振幅逐渐耗散,从而达到减小结构位移和减振的目的。

常用的阻尼器包括摩擦阻尼器、液体阻尼器和液压阻尼器等。

在设计中,可以根据结构的实际情况选择合适的阻尼器类型和参数。

2. 控制装置设计通过设计合理的控制装置,可以在地震发生时对钢结构进行主动控制,减小结构的振幅和加速度。

常用的控制装置包括弹簧控制器、阻尼器控制器和质量控制器等。

这些装置可以通过控制钢结构的刚度和阻尼系数,调节结构的动力响应,并减小结构的震动。

二、被动减振措施1. 钢质防震支撑钢质防震支撑是一种被动减振措施,通过在结构的关键部位设置防震支撑,改变结构的刚度和周期,从而减小地震对结构的影响。

这种措施可以有效地增加结构的抗震能力,提高结构的稳定性和安全性。

2. 预制防震橡胶支座预制防震橡胶支座是一种常用的被动减振装置,通过在结构的支撑处设置橡胶支座,可以吸收地震能量,并降低结构的振动。

这种装置具有良好的减振效果和耐久性,并且可以在结构发生损伤时进行更换和修复。

三、结构加固与优化1. 跨越支座跨越支座是一种结构加固方式,通过在结构的关键节点处设置支座,可以增加结构的刚度和稳定性,提高结构的抗震性能。

跨越支座常用于大跨度钢框架结构和钢拱结构中,可以有效地减小结构的振动和位移。

2. 剪力墙加固剪力墙是钢结构中常用的承载结构体系,通过在结构中设置剪力墙,可以增加结构的刚度和抗震能力。

在设计过程中,可以根据地震荷载的特点和结构的要求,合理设置剪力墙的位置和尺寸,提高结构的整体稳定性。

钢结构的减振与抗震措施是保障结构安全性的重要手段。

钢结构防震设计

钢结构防震设计

钢结构防震设计钢结构是一种重要的建筑结构形式,具有重量轻、强度高、抗震性好等特点,因此在地震活跃地区得到广泛应用。

钢结构防震设计是确保建筑在发生地震时保持稳定性和安全性的关键。

本文将对钢结构防震设计的原理、方法和注意事项进行详细阐述。

一、地震基础知识在进行钢结构防震设计之前,首先需要了解一些地震基础知识。

地震是地球内部因地壳运动引起的振动现象,其强度可通过地震烈度进行评估。

地震烈度分为十度,其数值从Ⅰ度到Ⅹ度递增,Ⅰ度为最弱震感,Ⅹ度为毁灭性地震。

地震作用可分为静力和动力两种,静力作用是指地震作用的静态等效,动力作用是指地震作用的动态响应。

二、钢结构防震设计原理钢结构防震设计的基本原则是利用结构本身和结构之间的相互作用,在地震发生时保持结构的强度和刚度,减小结构的振动。

以下是钢结构防震设计的几个基本原理:1. 综合抗震设计原理:钢结构的抗震设计不仅需要考虑结构的强度,还需要综合考虑结构的刚度、稳定性和耐久性等因素,确保结构的整体性能。

2. 等效静力法原理:钢结构的地震设计可以采用等效静力法进行分析。

该方法将动态地震作用等效为静力作用,通过统计得到的最大地震反力和层间剪力来确定结构各层的设计反力。

3. 抗震位移控制原理:钢结构设计中需控制结构的位移,防止过大的位移导致结构的失稳或破坏。

常用的控制方法有通过设定刚度抗剪板、阻尼器等。

4. 层间剪力协调原理:钢结构的剪力应在结构各层之间协调分配,确保结构在地震时的整体稳定性。

三、钢结构防震设计方法在进行钢结构防震设计时,需要考虑以下几个方面的因素和方法:1. 抗震设计参数确定:根据地震区域的烈度、设计基准地震动参数等,确定结构的抗震设计参数,包括设计地震烈度、设计地震加速度等。

2. 结构的抗震布置:根据结构类型和布置的要求,合理布置钢结构的框架、剪力墙等,保证结构在地震时具备足够的刚度和稳定性。

3. 结构的抗震计算:采用等效静力法进行结构的抗震计算,根据地震作用的静力等效反力确定结构的设计反力和位移响应。

钢结构设计第九章知识点

钢结构设计第九章知识点

钢结构设计第九章知识点钢结构是一种广泛应用于建筑和工程领域的结构形式。

在进行钢结构设计时,设计师需要掌握一系列的知识点,以确保设计的安全性和可靠性。

本文将介绍钢结构设计第九章的知识点,包括抗震设计、轴力设计和屈曲设计。

一、抗震设计抗震设计是钢结构设计中非常重要的一部分,主要目的是确保建筑在地震发生时能够安全稳固地抵抗地震的作用力。

在进行抗震设计时,需要考虑以下几个方面:1. 确定地震力的设计参数:地震力是抗震设计中的重要参数,需要根据地震地区的地震活动性和建筑物的使用功能确定。

常用的设计参数包括设计基准地震加速度、震级和设计地震烈度等。

2. 结构的抗震性能:钢结构的抗震性能取决于结构的刚度、强度和耗能能力。

设计师需要通过合理的结构布置和构件设计来提高结构的抗震能力,包括选择适当的横向地震力传递路径、设置防屈曲支撑和使用合理的连接节点等。

3. 设计结构的抗震措施:为了增强结构的抗震性能,设计师可以采取一些抗震措施,如增加剪力墙、设置隔震装置和防屈曲构件等。

这些措施将有助于减小结构在地震作用下的位移和变形,提高其耐震能力。

二、轴力设计轴力是指在结构中沿轴线方向受到的拉力或压力。

在进行钢结构设计时,需要进行轴力设计,以确保结构在受到轴向力作用时具有足够的强度和稳定性。

1. 轴力的计算:在轴力设计中,需要根据结构的几何形状和受力情况计算轴力大小。

常用的轴力计算方法包括静力法和动力法。

静力法适用于结构受力稳定的情况,动力法则适用于结构受到动荷载或地震力作用的情况。

2. 设计轴力的强度:设计师需要根据结构材料的强度特性和承载能力,确定轴力的设计强度。

在结构设计过程中,需要考虑轴力引起的拉屈曲失稳和压屈曲失稳的情况,以确保结构的安全性。

三、屈曲设计屈曲是指材料或构件在受到外力作用下产生的失稳和变形现象。

在钢结构设计中,需要进行屈曲设计,以确保结构在受到压力作用时能够保持稳定。

1. 屈曲长度的计算:屈曲长度是进行屈曲设计的重要参数,需要根据结构的材料特性和几何形状进行计算。

钢结构抗震设计需要考虑的一些问题

钢结构抗震设计需要考虑的一些问题

1 地 震 区域 一 般设 计 所 要 考虑 的 问题
在这 里给 出 了地 震 区域结 构设计 的一些普 遍原 则 。应该 指 出 , 抗震 结构 的设计 可 以不 必考 虑这些 原则 。
然而依照这些原则会充分减少动力效应发生的可能性 , 该效应 的发生无法通过线性分析预测。通过使用这 些 比非抗震结构更低 的值 , 可以使抗震结构的高成本得以降低 。 首先 , 确知建 筑物 位置 的地震 活 动性 。根 据建筑 所 在地 的场 地 和 地基 类 型 , 确定 地 震 动参 数 , 而 要 可 从
建 材 世 界
d i1 . 9 3 ji n 1 7 —0 6 2 1 . 4 0 9 o :0 3 6 /.s . 6 46 6 . 0 2 0 . 2 s
21 02年
第3 3卷
第 4期
钢 结 构 抗 震 设 计 需 要 考 虑 的 一 些 问题
钱 庆张 飞 ,晓
( 合肥水泥研究设计院 , 合肥 20 0 ) 3 09
对结 构进 行抗 震设计 。设 计 中 的不 连续 性会 带来 应力 集 中 , 且 引起 该 点 的潜 在 失效 机 理 。结 构 中 的能 量 并 损耗 要尽 可 能地高 。因此 , 结构 中要 有很 多 的能量 耗散 区。主要 结 构 的不 连 续性 和不 均 匀行 为 会使 得 计 在 算 繁杂 , 连接 区域 的设计 困难 。结 构受 力在水 平 方 向的连续 性 和均匀 分布 一般 就意 味着对 称 , 如果 可能则 要 尽量 保证 中心对称 。垂 直抗 震构件 的平 面 布局也 应满 足整 体抗扭 刚 度 的需 要 。有 时高层 建筑 为 了满足 环境 要 求和 消费 者 的需 要 , 可能会 对建 筑学 上 的要求 比较 高 , 造 成建 筑 高 宽 比较 大 , 时就 需 要特 别 注 意结 构 会 此

钢结构框架建筑的抗震性能

钢结构框架建筑的抗震性能

钢结构框架建筑的抗震性能钢结构框架建筑在现代建筑领域中得到了广泛的应用,其独特的特点使其具备出色的抗震性能。

本文将从结构设计、材料选择和施工管理等方面探讨钢结构框架建筑的抗震性能,并提出进一步的建议和展望。

一、结构设计钢结构框架建筑的抗震性能与其结构设计密切相关。

在结构设计中,需要考虑以下几个方面:1. 全面考虑地震力:结构设计师应该充分考虑地震力的作用,根据地震区域和建筑物用途等因素,合理确定地震设计参数,确保建筑物在地震发生时能够承受地震力的影响。

2. 采用合适的结构形式:钢结构框架建筑可以采用多种不同的结构形式,如刚架、桁架等。

在设计过程中,要根据具体情况选择最合适的结构形式,以提高抗震性能。

3. 合理布置支撑系统:支撑系统是钢结构框架建筑中最重要的组成部分之一,其作用是分散并承担地震力。

在设计中,应合理布置支撑系统的位置和数量,确保其能够有效地传递和消耗地震能量。

二、材料选择钢结构框架建筑的材料选择也对其抗震性能产生重要的影响。

以下几个方面需要特别注意:1. 高强度钢材:在钢结构框架建筑中,采用高强度钢材可以提高结构的抗震性能。

高强度钢材具有更好的延性和韧性,能够在地震发生时更好地吸收和消耗地震能量,减小建筑物的震动。

2. 抗腐蚀材料:由于钢结构框架建筑常常处于潮湿和腐蚀的环境中,选用抗腐蚀材料可以延长结构的使用寿命,并减少地震后修复的成本。

三、施工管理施工管理是确保钢结构框架建筑抗震性能的关键。

以下几个方面需要引起重视:1. 施工质量控制:在施工过程中,要严格按照设计要求和相关规范进行施工,确保每个环节的质量得到有效控制。

特别是对焊接、连接和支撑等关键部位,要进行全面监控和检测。

2. 工地安全管理:提高施工场地的安全管理水平,确保工人的安全,防止事故发生。

建立健全的安全管理体系,落实好各项安全措施。

四、建议与展望钢结构框架建筑在抗震性能方面已经取得了很大的进展,但仍有改进的空间。

未来的研究可以从以下几个方面进行拓展:1. 钢结构框架建筑的抗震设计方法的进一步研究和改进,以适应不同地震区域和建筑用途的需求。

钢结构构件的抗震性能设计应根据

钢结构构件的抗震性能设计应根据

钢结构构件的抗震性能设计应根据钢结构在建筑中的应用越来越广泛,而在钢结构设计中,抗震性能是至关重要的一个方面。

因为抗震性能设计关乎建筑物在地震发生时的安全性和稳定性。

在进行钢结构构件的抗震性能设计时,需要考虑一些关键因素。

下面将详细介绍钢结构构件的抗震性能设计应根据的原则和方法。

1. 设计等级和地震分区首先,钢结构构件的抗震性能设计应根据相应的设计等级和地震分区来确定。

不同的地震分区对建筑物的抗震性能要求不同,因此在设计过程中需要根据相关规范和标准确定适当的设计等级和地震分区。

2. 结构形式和荷载其次,抗震性能设计还需根据钢结构构件的结构形式和所承受的荷载情况来确定。

不同结构形式和荷载情况下,对构件的抗震性能设计要求也会有所不同。

3. 材料选取和连接方式钢结构构件的抗震性能设计还应考虑到材料的选取和连接方式。

选择适合的材料和连接方式可以有效提升构件的抗震性能。

4. 几何形状和截面尺寸构件的几何形状和截面尺寸对其抗震性能也有重要影响。

合理设计几何形状和截面尺寸可以提高构件的承载能力和抗震性能。

5. 设计准则和规范要求在进行钢结构构件的抗震性能设计时,需遵循相关的设计准则和规范要求。

只有符合规范要求的设计才能确保构件在地震发生时的安全性。

结语综上所述,钢结构构件的抗震性能设计应根据设计等级、地震分区、结构形式、荷载、材料选取、连接方式、几何形状、截面尺寸以及设计准则和规范要求来确定。

通过按照以上原则进行设计,可以有效提高钢结构构件的抗震性能,确保建筑物在地震发生时的安全性和稳定性。

以上即是钢结构构件的抗震性能设计应根据的相关内容。

希望本文能够帮助读者更好地理解和应用钢结构构件的抗震性能设计原则。

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钢结构抗震设计应注意的问题XXX摘要:本文根据多高层钢结构的主要破坏形式和机理,探讨了钢结构抗震过程中应当注意的问题。

对设计过程中钢材性能、场地选择、结构布置、构件宽厚比、抗震设防等方面提出了相应的要求。

关键字:钢结构;地震破坏;抗震设计;问题Seismic Design of Steel StructuresXXXAbstract:This paper discusses the problems that should be paid attention in the process of seismic design of steel structure, based on the main damage form and mechanism of multi-storey and high-rise steel structures. And it puts forward some requirements about steel performance, site selection, structure arrangement, component width-to-thickness ratio and seismic fortification etc.Keyword:Steel structures;earthquake damage;seismic design;problems0 引言钢材具有的强度高、延性好优点决定了钢结构则具备自重轻、抗震性能好、承载能力大的特性,同时钢结构可场内加工,施工周期短,材料又是可回收利用。

因此,不管在国内还是国外钢结构建筑都得到了广泛的运用。

随着经济社会的发展,多高层钢结构建筑也逐渐在我国推广。

我国是地震多发国,因此钢结构抗震设计显得尤其重要。

本文将结合多高层钢结构的震害特点,探讨在多高层钢结构设计时应关注的问题,使得钢结构建筑具有良好的抗震性能,实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设防目标,保障人们的生命和财产安全。

1 钢结构主要的破坏形式1.1 节点连接的破坏大多数节点破坏发生在梁端下翼缘处的柱中,这可能是由于混凝土楼板与钢梁共同作用,使下翼缘应力增大,而下翼缘与柱的连接焊缝又存在较多缺陷造成的。

保留施焊时设置的衬板,造成下翼缘坡口熔透焊缝的根部不能清理和补焊,在衬板和柱翼缘板之间形成了一条“人工缝”,在该处形成的应力集中促进了脆性破坏的发生,这可能是造成破坏的重要施工工艺原因。

下图(图1)为诺斯里奇地震时,H形截面的梁柱节点的典型破坏形式:图1 诺斯里奇地震中的梁柱连接裂缝1.2 构件的破坏1.2.1 支撑杆件的失稳与断裂在框架-支撑结构中,这种破坏形式是非常普遍的现象。

支撑杆件在罕遇地震作用下,中心支撑构件会受大巨大的往复拉压作用,一般都会发生整体失稳现象,并进入塑性屈服状态,耗散能量。

但随着拉压循环次数的增多,承载力会发生退化现象。

普通支撑在压力作用下一旦失去稳定,就会变成压弯杆,承载力迅速下降,并在杆中央部位形成塑性铰。

当随后承受拉力作用时,由于存在残余的塑性弯曲变形,受拉刚度很小,只有形成反向塑性铰后,支撑的抗拉刚度才逐渐恢复,直至全截面受拉屈服。

1.2.2 钢柱脆性破坏在地震中,钢柱破坏较为常见。

在年阪神地震中,某巨型钢框架结构的住宅楼中,共有57根钢柱发生了断裂,且均为脆性受拉断裂,断口呈水平状(图2)。

分析原因认为:竖向地震及倾覆力矩在柱中产生较大的拉力,箱形截面柱的壁厚达50mm,厚板焊接时过热,使焊缝附近钢材延性降低,钢柱暴露于室外,当时正值日本的严冬,钢材低温冷脆。

图2 阪神地震海滨城高层住宅钢柱断裂1.3结构的倒塌破坏1985年墨西哥大地震中,墨西哥市的Pino Suarez 综合大楼的三个22层的钢结构塔楼之一倒塌,其余二栋也发生了严重破坏。

分析表明,塔楼发生倒塌和严重破坏的主要原因之一,是由于纵横向垂直支撑偏位设置,导致刚度中心和质量重心相距太大,在地震中产生了较大的扭转效应,致使钢柱的作用力大于其承载力,引发了三栋完全相同的塔楼的严重破坏或倒塌。

1995年阪神地震,1971年以前建造的钢结构建筑也发生了不少的倒塌事故。

2 抗震设计应注意的问题钢结构的震害主要有节点连接的破坏、构件的破坏以及结构的整体倒塌三种形式。

在进行钢结构的抗震设计的时候,应从历次震害中吸取经验和教训,除了在强度和刚度上提高结构的抗力以外,还要从如何增大钢结构在往复荷载作用下的塑性变形能力、耗能能力等方面考虑,以及如何减小地震作用方面考虑,以减轻地震作用对结构的破坏。

下面将具体探讨抗震设计过程中的钢材选择、场地选择、结构布置、构件宽厚比、抗震设防等问题。

2.1 钢材性能钢结构的钢材应符合下列规定:1)抗侧力结构的钢材宜采用等级为B级的Q235碳素结构钢和Q345低合金高强度结构钢,其质量应分别符合国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1951的规定。

当有可靠根据时,也可以采用其它钢种和钢号的钢材,其性能应符合相关要求。

2)采用焊接连接的节点,当板厚不小于40mm,且沿板厚方向承受拉力作用时,应对该部分钢材提出沿厚度方向受拉试件破坏后的断面收缩率的附加要求,该值不得小于现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313规定的Z15级的容许值。

3)用于抗震设计类别C类以上的抗侧力体系钢结构中的所有坡口全熔透焊缝的填充金属,其零下30℃的夏比冲击功应大于或等于27焦耳。

2.2 场地选择选择对建筑抗震有利的场地和地基。

场地影响着钢结构的地震反应,钢结构地震反应大小决定了钢结构的震害。

应选择对建筑抗震有利的地段,如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等段。

应避开对建筑抗震不利的地段,如软弱场地土、易液化土、突出的山嘴、高耸孤立的山丘,非岩质陡坡、采空区、河岸和边坡边缘等。

当无法避开时,应采取有效的抗震措施。

不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。

危险地段一般是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流的地段和发震断裂带上可发生地表错位的地段。

2.3 结构布置与结构体系在进行房屋的平、剖、立面设计和结构体系布置时,应尽可能做到房屋体形简单、平面规则对称。

同时房屋中抗侧力结构的布置应尽可能的均匀、对称,使房屋各楼层的总体刚度中心尽可能与楼层的质量中心相重合或相接近,并应尽可能使房屋的刚度和质量沿竖向均匀连续、没有突变。

若房屋必须采用比较复杂的平面形状时,则宜用防震缝将房屋划分为几个平面规则、对称的独立单元。

结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。

宜使结构在两个主轴方向的动力特性相近,并尽量使其基本自振周期远离场地的特征周期,以防止共振,减小地震作用。

2.4耗能能力结构应具有必要的抗震承载力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力。

2.4.1 优化钢结构节点设计为避免传统的梁柱刚性节点发生脆性破坏,可采用在节点附近削弱梁翼缘截面的办法(图3),或采用在节点处设置加强梁段的办法(图4)。

使梁中承受最大应力的截面离开梁柱接触表面,充分发挥塑性转动能力和消耗地震能量的能力。

图3 狗骨式翼缘板及翼缘钻孔法图4 加强短梁段的树状梁柱节点2.4.2 采用屈曲约束支撑传统的支撑在受压时会产生屈曲,在钢结构中宜多采用屈曲约束支撑。

这种构件是在核心支撑的外面套一个约束构件,核心支和约束构件间能自由滑动,工作时仅核心支撑与框架结构相连,而约束构件则约束了核心支撑的横向变形,防止核心支撑在压力作用下发生整体屈曲和局部屈曲。

因此,屈曲约束支撑在拉力和压力作用下均可以达到充分的屈服,具有很好的延性,滞回曲线稳定饱满,可以提高传统的支撑框架在中震和大震下的抗震性能(图5)。

同济大学目前已成功开发具有自主知识产权的屈曲约束支撑,并已应用在世博中心等工程中。

、图5 传统支撑与屈曲约束支撑滞回曲线2.4.3 采用钢结构阻尼器对结构而言,地震作用相当于能量的输入,在钢结构建筑中安装阻尼器可以有效地消耗地震能量,保护主体结构。

采用耗能装置阻尼器,在地震时可以耗散大量的能量。

在长周期地震动中,阻尼器可以有效地减小高层建筑的地震响应。

目前各种应用中有:弹簧阻尼器,液压阻尼器,脉冲阻尼器,粘滞阻尼器等。

2.5 支撑构件宽厚比限制当支撑构件的组成板件宽厚比较大时,往往伴随着整体失稳出现板件的局部失稳现象,进而引发低周疲劳和断裂破坏,这在以往的震害中并不少见。

试验研究表明,要防止板件在往复塑性应变作用下发生局部失稳,进而引发低周疲劳破坏,必须对支撑板件的宽厚比进行限制,且应比塑性设计的还要严格。

2.6 多道设防结构设计时应体现大震不倒、小震不坏的抗震设计目标,采用多遇地震时按弹性设计、罕遇地震时按弹塑性进行变形验算的二阶段设计方法进行抗震设计。

可考虑多道抗震防线。

应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

例如,框架结构应设计成强柱弱梁型,以防止形成柱子倒塌结构。

对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。

3 总结我们在钢结构建筑的设计中要充分了解多高层钢结构住宅的破坏机制以及和破坏过程。

并以此作为依据,灵活运用钢结构抗震设计准则,正确选择钢材和建筑场地、选择合理结构体系、优化结构布置、限制板材宽厚比以及多道设防等,趋利避害,使钢结构建筑具有良好延性和耗能能力,这样我们才能设计出安全、经济、适用的钢结构建筑。

参考文献[1]陈富生等,高层建筑钢结构设计,北京:中国建筑工业出版社,2000.[2]钢结构设计规范编制组,《钢结构设计规范》应用讲解,北京:中国计划出版社,2003.[3]李国强,李杰,苏小卒.建筑结构抗震设计(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.[4]中华人民共和国国家标准,建筑抗震设计规范(GB50011-2010),北京:中国建筑工业出版社,2010.[5] 汪大绥,姚利民,花更生等.东方艺术中心钢结构屋架的抗震设计研究[J].建筑结构学报,2006(3).[6] 李国强,陈素文.从汶川地震灾害看钢结构在地震区的应用[J]. 建筑钢结构进展,2008.[7] 徐海波,王广建,易方民等.中美两国钢结构抗震设计对比分析口[J].工程抗震与加固改造,2010(2).[8] 薛勇.钢结构建筑抗震性能分析[J].民营科技,2011(10).[9] 许超.浅析钢结构的性能特点及抗震优势[J].中国科技纵横,2011(3).[10]Fema350(2000),Recommended seismic design criteria for new steel criteria for new steel moment—frame buildings[S].Federal Emergency Man—agement Agency.。

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