钢结构房屋抗震设计1
钢结构建筑的抗震设计
钢结构建筑的抗震设计钢结构建筑是一种在现代建筑中广泛应用的结构形式，其具有轻质、高强度、施工速度快等优点，因此在抗震设计中也备受重视。
抗震设计是指在地震发生时，建筑结构能够承受地震力的作用，保证建筑物及其中的人员安全。
钢结构建筑的抗震设计相比传统混凝土结构有着独特的特点和要求，下面将从几个方面来探讨钢结构建筑的抗震设计。
首先，钢结构建筑的抗震设计需要考虑地震力的作用。
地震力是地震引起的结构内力，是地震破坏的主要原因之一。
在进行抗震设计时，需要根据建筑的使用功能、地理位置、地震烈度等因素来确定地震力的设计数值。
钢结构建筑的抗震设计要求结构具有足够的刚度和韧性，能够在地震作用下保持整体稳定，减小结构的变形和破坏。
其次，钢结构建筑的抗震设计需要考虑结构的连接方式。
连接是钢结构建筑中至关重要的一环，连接的质量直接影响到整个结构的抗震性能。
在抗震设计中，需要选择合适的连接件，确保连接的刚固性和耐震性能。
同时，连接件的设计和施工需要符合相关的标准和规范，确保连接的可靠性和安全性。
另外，钢结构建筑的抗震设计还需要考虑结构的整体性能。
钢结构建筑通常由多个构件组成，构件之间的相互作用对整体结构的抗震性能起着重要作用。
在设计过程中，需要考虑构件之间的协同工作，确保结构在地震作用下能够协调工作，减小结构的变形和破坏。
此外，还需要考虑结构的荷载传递路径，确保地震力能够有效传递到地基，减小结构的倒塌风险。
最后，钢结构建筑的抗震设计需要进行地震响应谱分析。
地震响应谱是描述地震波在结构中引起的响应的一种方法，通过地震响应谱分析可以评估结构在地震作用下的响应情况，为结构设计提供依据。
在进行地震响应谱分析时，需要考虑结构的固有周期、阻尼比等参数，确定结构的地震响应特性，为结构的抗震设计提供参考。
综上所述，钢结构建筑的抗震设计是一项复杂而重要的工作，需要考虑地震力的作用、结构的连接方式、整体性能以及地震响应谱分析等多个方面。
只有在全面考虑这些因素的基础上，才能设计出具有良好抗震性能的钢结构建筑，确保建筑物及其中的人员在地震发生时能够得到有效的保护。
钢结构抗震设计方法
钢结构抗震设计方法钢结构抗震设计方法是指在设计和建造钢结构时，通过采取一系列措施来提高结构的抗震性能，以保证在地震发生时结构的稳定性和安全性。
以下是钢结构抗震设计方法的几个重要方面。
首先，合理选择材料和构件的截面形式。
在钢结构抗震设计中，首要考虑的是确保结构在地震发生时有足够的强度和刚度，因此需要选择合适的钢材质量和截面形式。
一般来说，采用高强度钢材可以增加结构的承载力和刚度，但需要注意选择合适的弹塑性比以避免过度刚性造成的脆性破坏。
其次，采用适当的结构形式。
在钢结构抗震设计中，常见的结构形式包括框架结构、剪力墙结构和桁架结构等。
这些结构形式的选择要根据地震区域的地震活动性、建筑物的用途和高度以及结构的性能要求等因素进行综合考虑。
同时，还需要注意考虑结构的整体稳定性和变位能的分配，以避免某些局部部位的过度变形而导致破坏。
另外，进行合理的结构分析和计算。
在钢结构抗震设计中，必须进行详细的结构分析和计算，包括静力计算、动力计算和地震响应分析等。
其中，最关键的是进行地震响应分析，以获取结构在地震作用下的反应，并通过反应谱分析等方法进行结构的抗震评价。
在分析和计算时，需要充分考虑结构的非线性特性，如材料的非线性、接头的刚性等因素，以精确评估结构的抗震性能。
此外，进行合理的结构设计和加固措施。
在钢结构抗震设计中，需要通过合理的结构设计和加固措施来提高结构的抗震性能。
例如，可以通过增加构件的截面尺寸、设置剪力墙或增设钢骨、设置防震支撑等方式来提高结构的刚度和稳定性。
同时，还需要进行合适的抗震设防烈度等级的选择，以确保结构在不同地震烈度下的安全性能。
最后，进行合理的施工和监测。
在钢结构抗震设计完成后，还需要进行合理的施工和监测措施来保证结构的质量和安全性。
在施工过程中，应严格按照设计要求进行施工，特别是钢结构的焊接和连接工艺要得到严格控制。
同时，在结构投入使用后，还应进行定期的结构监测和维护，及时发现和处理可能存在的损伤和缺陷，以保证结构的长期安全运行。
轻型钢结构住宅技术规程中的建筑抗震设计结构稳定性要求
轻型钢结构住宅技术规程中的建筑抗震设计结构稳定性要求轻型钢结构住宅作为一种新兴的建筑形式，其抗震设计结构稳定性要求在轻钢龙骨、钢砖墙体、轻质保温板等方面有着具体的规定。
本文将对轻型钢结构住宅技术规程中的建筑抗震设计结构稳定性要求进行论述。
一、轻钢龙骨的抗震设计在轻型钢结构住宅的抗震设计中，轻钢龙骨是承担重要荷载的主要构件之一。
根据规程的要求，轻钢龙骨的选用应符合基本设计要求，并满足强度、刚度和稳定性等方面的要求。
1. 强度要求：轻钢龙骨在抗震设计中需要具备足够的强度来承受地震荷载。
规程规定了轻钢龙骨的截面型号、材质以及强度要求，以确保在地震发生时，轻钢龙骨能够保持结构的安全性。
2. 刚度要求：轻钢龙骨的刚度对于结构的抗震性能起着重要的作用。
规程中对轻钢龙骨的刚度要求进行了明确规定，包括轻钢龙骨截面尺寸、连接方式、螺栓等要求，以保证结构在地震力作用下具备足够的刚度，提高抗震性能。
3. 稳定性要求：轻钢龙骨在受到地震力作用时，需要具备良好的稳定性，以防止产生屈曲失稳而导致结构破坏。
规程中对轻钢龙骨的稳定性要求进行了详细规定，包括龙骨间距、龙骨厚度、加强形式等方面的要求，确保结构在地震中能够保持稳定。
二、钢砖墙体的抗震设计钢砖墙体在轻型钢结构住宅中起到了承重和抗震的双重作用。
规程对钢砖墙体的抗震设计也进行了具体的要求。
1. 墙体布置：规程规定了钢砖墙体的布置方式，包括墙体位置、数量、相对刚度等方面要求。
合理的墙体布置可以提高结构的整体稳定性，增强抗震性能。
2. 墙体构造：规程对钢砖墙体的构造要求进行了明确规定，包括墙体材料、墙厚、墙体连接等方面要求。
通过合理的墙体构造设计，可以提高墙体的稳定性和承载能力，增强结构的抗震性能。
3. 墙体加强：规程强调了钢砖墙体的加强措施，包括设置加强筋、加固节点等方式。
加强墙体的连接和节点部位可以提高结构的整体刚性和抗震能力，确保结构在地震中的安全性。
三、轻质保温板的抗震设计轻质保温板作为轻型钢结构住宅的外墙保温材料，其抗震设计同样需要符合规程的要求。
钢结构房屋抗震设计规定
目录（三）
8．主要构造规定 8.1 构件长细比和板件宽厚比 8.2 节点设计 8.2.1 美、日大震后框架梁－柱连接节 点设计的改进
中国建筑标准设计研究所
(1)震害情况 (2)对节点破坏原因的分析 (3)两国的构造差异 (4)美、日的改进措施 (5)我国采取的对策 8.2.2 梁-柱连接的弹性阶段抗震设计 8.2.3 拼接计算 8.2.4 中心支撑的节点设计
一、多层和高层钢结构房屋－4
5.结构布置的一般规定
与《高钢规程》相比，主要有以下变更：
1. 关于楼板，8.1.7条规定了超过12层的钢结构房屋， 宜采用压型钢板组合楼板和现浇或整体式钢筋混 凝土楼板，并与钢梁有可靠连接；必要时可设置 水平支撑。不超过12层的钢结构房屋，除上述形 式外，尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板、装 配式楼板或其它轻型楼盖，但强调了应将楼板预 埋件与钢梁焊接，或采取其它保证楼盖整体性的 措施。
一、多层和高层钢结构房屋－6
6.3 弹塑性位移增大系数
对钢框架和框架-支撑结构弹塑性位移增大
系数,在大量算例的基础上编制成表,对10～ 中
目录（四）
二、多层钢结构厂房 1.一般规定 2.计算要点 3.构造措施
中国建筑标准设计研究所
三、单层钢结构厂房 1.一般规定 2.计算要点 3.构造措施
一、多层和高层钢结构房屋－1
1、前言 我国《钢结构设计规范》GBJ17不含抗震内容。
因此，地震区的房屋钢结构设计，除应符合钢结 构设计规范外，还应符合抗震规范的有关规定。 今后，凡是《高钢规程》中与抗震规范不一致之 处，应按抗震规范的规定执行，且不应比其低。 但抗震规范中未列入而《高钢规程》中已列入的 ，在该规程修订前仍可执行。
中国建筑标准设计研究所
钢结构的抗震设计
钢结构的抗震设计§1.1 问题的引出在大震作用下如果结构要保持弹性工作状态则地震设计荷载太大，经济上无法承受。
因此目前国内外的结构抗震设计中都允许结构出现塑性变形，相应的结构抗震设计规范则采用对结构的弹性反应谱进行折减的方法来确定结构的底部剪力，但折减的思路却很不同。
例如欧洲规范（Eurocode 8）允许结构在地震作用下进入非线性状态[1]，即设计地震作用力通常小于相应的弹性反应值。
为了避免在设计过程中进行复杂的非线性分析，欧洲规范采用在弹性反应谱的基础上除以反映不同延性等级的性能系数q 得到弹塑性反应谱。
性能系数q 其值与结构的体系能量耗散能力有关。
其中q 为：0/1.5D R W q q k k k = (1.1)式中：0q 为性能系数基本值，对于钢筋混凝土框架结构体系及连肢剪力墙结构体系，0 5.0q =，对于非连肢剪力墙结构体系，0 4.0q =；D k 为反映结构延性等级的系数，对高、中、低三种延性等级，D k 分别取1.0、0.75、0.5。
R k 为反映结构规则性的系数，对于规则结构和不规则结构，R k 分别为1.0和0.8；W k 为含墙结构体系的主导破坏模式系数，对于框架和等效框架双重体系，取1.0。
可见在欧洲规范中，延性差的结构其基底剪力比延性好的结构的基底剪力大2倍。
日本建筑标准法规（BSL ）明确规定了两个水准的设计地震[1,2]，第一水准为中等强度地震（EQ1）和第二水准的强烈地震（EQ2）。
在中等强度地震作用下，要求结构几乎没有损坏；在第二水准地震作用下，结构的极限抗剪能力必须大于极限地震剪力：un s es i i V D F C W = （1.2）式中：i C 为楼层剪力系数；i W 为结构的总重量；s D 为结构影响系数（考虑结构延性对地震弹性反应谱进行折减的作用），对于延性良好的结构，0.30.4s D ≤≤；对于延性较差的结构，s D 取较大值，但最大值不超过0.55；es F 为结构布置系数以考虑结构刚度在平面和竖向分布的不规则影响。
钢结构房屋抗震设计规定
钢结构房屋抗震设计规定引言钢结构房屋抗震设计规定是为了确保钢结构房屋在地震发生时具备足够的抗震能力，保护人们的生命财产安全。
本文将介绍钢结构房屋抗震设计的相关规定，并说明其重要性和应采取的措施。
1. 设计标准1.1 国家标准根据国家标准，钢结构房屋抗震设计应满足以下要求：•结构的抗震性能应符合《钢结构抗震设计规范》（GB 50011）的要求；•砌体墙体的抗震能力应符合《建筑抗震设计规范》（GB 50011）的要求；•钢结构房屋的承载能力应满足国家标准《普通建筑结构荷载规范》（GB 50009）的要求；•钢结构房屋的施工和验收应符合国家标准《钢结构工程施工及验收规范》（GB 50205）的要求。
1.2 地区标准不同地区可能有自己的地震状况和抗震设计要求，因此，钢结构房屋的抗震设计规定也可能会因地区而异。
在进行抗震设计时，还必须考虑当地地震烈度和地基条件等因素。
2. 抗震设计要点2.1 结构选择钢结构房屋的抗震性能主要取决于其结构形式。
常见的钢结构形式包括框架结构、剪力墙结构和桁架结构等。
在设计中应根据工程实际情况选取合适的结构形式，并根据结构类型的特点进行合理的布局和连接方式。
2.2 材料选择钢结构房屋的材料选择直接影响其抗震性能。
应选用高强度的钢材料，并严格控制材料的质量。
同时，还应注意材料的耐久性和防腐性，以确保结构的长期稳定性。
2.3 设计参数钢结构房屋的抗震性能与其设计参数密切相关，包括结构的受力形式、刚度、阻尼比等。
在设计时，应根据地震烈度和地基条件等因素，确定适当的设计参数，保证结构的合理性和稳定性。
2.4 连接设计钢结构房屋的连接部位是其抗震性能的关键。
连接部位应有足够的强度和刚度，能够承受地震力的作用，并保证连接的可靠性和耐久性。
连接设计应充分考虑材料的膨胀和收缩，以及结构的变形和位移等因素。
2.5 防震措施除了在设计中加强结构的抗震能力外，还应采取一系列防震措施来提高钢结构房屋的整体抗震能力，如设置防震支撑、增加结构的阻尼等。
钢结构建筑的抗震设计
钢结构建筑的抗震设计一、钢结构的抗震体系钢结构建筑的结构体系有框架结构体系、框架中心支撑结构和框架偏心支撑结构等。
框架结构体系具有良好的结构延性，使得该结构具有优良的抗震性能，但是由于抗侧刚度不足，不宜用于高层建筑中。
框架中心支撑结构体系具有极强的抗侧刚度，适用于高层建筑中，但是支撑构件的滞回性能比较差，对于地震能量耗散能力有限，抗震能力明显不如框架结构。
框架偏心结构能够利用偏心连梁的剪切屈服来耗散地震能量，还能够确保支撑结构的整体稳定，具有极强的抗震性能。
二、钢结构的抗震设计2.1合理选择钢结构建筑的场地和地基选择建筑场地之前，首先应该结合整个建筑的需求，掌握建筑所处场地的地震活动情况和工程地质资料，对建筑场地进行综合评价，将建筑选择对抗震有利的区域，尽量避开对抗震不理的地质结构，例如软弱场地、边坡边缘等。
为了避免钢结构建筑出现不均匀沉降而导致结构产生裂缝、倾斜等，使建筑结构构件过早进入塑性区，同一结构单元的结构不能设置在不同的地基上，应该加强地基的整体性和刚性，不利场地和地基应该采取补救加固措施等。
2.2科学合理设计钢结构建筑的结构首先钢结构建筑形状力求规则和简单，这样钢结构建筑的受力性能比较明确，地震作用力对建筑结构的破坏比较小，在抗震设计中尽量要求建筑形状规则和对称，来减少刚度中心和质量重心的偏移。
其次是钢结构建筑的强度、刚度和承载力应该连续变化，在楼层平面内均匀变化，并且沿着建筑结构竖向变化也要均匀和连续。
2.3钢结构建筑的结构设计首先建筑结构设计之前，综合考虑建筑抗震设防等级、地质条件、地基、施工材料、地震活动情况等因素选择合理结构体系，并且结构体系必须要有明确的计算简图和地震作用的传递途径，可以考虑设置多道抗震防线。
其次是要避免建筑构件破坏影响整个建筑结构的抗震能力或承载力，钢结构比较具有良好的变形能力、承载力以及耗散地震能量的能力，对于抗震薄弱部位和环节应该采取有效措施提升抗震能力。
钢结构房屋抗震设计..
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。
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。
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 Fi ，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。 。
图中 可以 观察 到桁 架下 弦杆 的破 断。
2. 节点破坏 梁与 柱于 相连 的焊 缝发 生断 裂
柱子 加劲 肋板 在节 点处 的断 裂
圆管 绗架 节点 板弯 折屈 曲
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。
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．结构体系的选用和布置 钢结构布置时，要考虑多道防线问题 ，即对于罕遇地震下允许开展塑性和局部 损伤的结构，应考虑在大地震造成结构损 伤之后，结构仍能维持系统的整体稳定性 、支承其上的重力荷载而不倒塌。
ay
（2）超过12层框架的梁、柱板件宽厚比应符 合表8.5的要求。 表中数值适用于Q235钢，梁柱杆件采用其他 牌号钢材时，应乘以 235 f
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(3) 构造缺陷
出于焊接工艺的要求，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。
(4) 焊缝金属冲击韧性
低的冲击韧性使 得连接很易产生脆性破 坏，成为引发节点破坏 的重要因素
母材的断裂
支撑处的断裂
2. 钢结构节点破坏 节点破坏形式 (1) 支撑连接破坏
圆钢支撑连接的破坏
(2) 梁柱连接破坏
钢支撑连接的破坏
美国Northridge地震
日本阪神地震
震害调查发现，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
可能的原因：
楼板与梁共同变形导致下翼缘应力增大 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
震后观察到的在梁柱焊缝连接处的失效模式 (1)美国Northridge地震
(2)日本阪神地震
模式1—翼缘断裂 模式2，3 —热影响区断裂 模式4—横膈板断裂
梁柱刚性连接裂缝或断裂破坏的原因（4点）： (1) 焊缝缺陷 如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等 这些缺陷将成为裂缝开展直至断裂的起源 (2) 三轴应力
1. 钢结构构件破坏 多高层建筑钢结构构件破坏的主要形式有
(1) 支撑压屈
支撑在地震中所受的压力超过其屈曲临 界力时，即压屈破坏
(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
支撑压曲 梁柱局部失稳
(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市海滨 城的52栋高层钢结构住宅，有57根钢柱发生断裂，其中 13根钢柱为母材断裂，7根钢柱在与支撑连接处断裂， 37根钢柱在拼接焊缝处断裂。
第八章 钢结构房屋抗震设计
8.1 概述
钢结构房屋: 指结构体系的主要承重构件为钢结构构件的房 屋，也称全钢结构房屋。 钢结构特性：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 部分钢结构房屋(本章不讨论)
钢结构房屋震害现象大体可以分为杆件破坏、节点破坏、 结构整体破坏、和非结构构件破坏等4种类型。
F F
Fu
B
Fy A
O y
u
a) 钢梁的荷载－梁端位移
把钢梁对应极限承载力的侧向位移和弹性侧向位移限值
之比δu/δy称为钢梁的延性系数 。Fy为屈服承载力，Fu为极限 承载力，钢结构构件的延性系数一般可达2～5或者更大。
F i
Fn
Fi
F1
框架的水平荷载－顶点位移曲线
框架结构在单向水平分布荷载下，即使部分钢梁已经达到承载 能力上限，只要结构体系具有足够的冗余度，结构整体仍能继续承 载。框架结构的延性系数可以和杆件的延性系数一样采用类似的方 法来定义。
“人工”裂缝
梁节点的破坏
柱节点的破坏
柱腹板的拉裂
柱脚的局部屈曲与拉坏
节点板的屈曲
节点板螺栓滑移
3. 钢结构整体破坏
柱间支撑的屈曲导致框架破坏
由柱脚破坏引起的倒塌
结构整体破坏是地震中结构破坏最严重的形式。钢结构建筑 尽管抗震性能好，但在地震中也有倒塌事例发生。
4. 钢结构的非结构构件破坏
屋面檩条的破坏
Hale Waihona Puke 屋面板破坏楼梯梯段的破坏 1
楼梯梯段的破坏 2
钢结构抗震设计的重要任务:
第一阶段：要求在遭遇多遇地震时，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；
第二阶段：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。
方法：从体系布置、杆件设计、节点构造等各方面予以全 盘考虑。
本节结束！