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1、钢结构节点抗震措施综述 摘要：钢结构体系以其自重轻、延性好的优势使得其具有较好的抗震性能，但其刚度较钢筋混凝土和砌体结构弱，变形大，使得在地震作用下钢结构建筑中的填充砌体等非结构部分破坏较为严重，但此时其主体结构是安全的，在罕遇地震作用下也不会发生整体倒塌性破坏，不会因此导致较大的人员伤亡，所以钢结构建筑体系非常适合于高地震烈度区的多高层建筑。关键词：钢结构；抗震设计；初探中图分类号：TU391文献标识码：A目前，钢结构普遍应用于各种类型的民用建筑中，在高层及超高层建筑中的应用则更为广泛。同混凝土结构相比，钢结构具有韧性好、强度与重量比高的优点，具有优越的抗震性能；但是，如
2、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。则其优良的钢材特性将得不到充分的发挥，在地震作用下同样会造成结构的局部破坏或整体倒塌。1钢结构抗震结构体系8随着我国经济的进一步发展和建筑技术的逐渐进步,钢结构也越来越广泛的应用于建筑当中,其中在建筑结构中,钢结构具有良好抗震性,并且工业化生产程度较高,钢结构施工周期较短,并且具体节能环保、延展性好等优点,特别对于钢结构建筑具有的延展性可以对地震波产生衰减作用,减少地震对钢结构建筑的破坏。针对钢结构建筑的如此突出的优点,美国等等国家的钢结构建筑已占到所在国内建筑总量的一半以上。日本是地震多发的国家,钢结构建筑在日本建
3、筑当中的占有率更是达到了65％左右。根据日本阪神地震后资料的显示,在地震中钢结构建筑的受损程度和受损概率要远低于混凝土结构。2008年四川汶川地震中,作为钢结构建筑的绵阳体育馆也没有受到损坏,成为安置地震灾民的主要地点。在进行钢结构的抗震设计的时候,设计者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等方面考虑,以及从减小地震作用方面考虑,做到既经济合理、又安全可靠。8在钢结构建筑中常见的结构体系有框架一偏心支撑结构、框架一中心支撑结构和框架结构灯等。纯框架钢结构具体延性好,抗震性能好的特点,但是由于它的
4、抗侧刚度比较差,不适宜于层数太高的建筑当中。框架-中心支撑结构的抗侧刚度大,适用层数较多的钢结构建筑,但是由于支撑构件的滞回性能较差,耗散的地震能量比较有限,其抗震性能不如纯框架。框架-偏心支撑结构可以通过偏心连梁的剪切屈服,耗散地震德能量,同时又可以保证支撑不丧失其整体稳定,它的抗震性能优于框架一中心支撑结构。可以采用能与钢框架抗侧刚度相匹配的带竖缝剪力墙以及内藏钢板剪力墙代替支撑,可以构成框架一抗震墙板结构,它的抗震性能优于框架-中心支撑的结构。当建筑刚度更高的时候,可以采用沿建筑周边设置密柱深梁框架构成的框筒钢结构。框筒结构具体抗侧刚度大,并具有较好的抗震性能[1]。2
5、钢结构破坏部位钢结构的震害主要有节结构的整体倒塌、构件的破坏和点连接的破坏等三种形式。2.1节点连接的破坏2.1.1框架梁柱节点区的破坏原因对节点破坏原因的分析:(1)裂缝主要出现在节点下翼缘,是因为钢结构梁上翼缘有楼板加强,并且上翼缘焊缝无腹板妨碍施焊;(2)梁端焊缝通过孔边缘会出现应力集中,引发裂缝;(3)梁翼缘端部全熔透坡口焊的衬板边缘形成人工缝,缝隙在竖向力作用下扩大;(4)焊缝存在缺陷,特别是下翼缘梁端现场焊缝的中部,因为腹板妨碍焊接和检查,出现不连续;(5)焊缝金属的冲击韧性低。2.1.2支撑连接的破坏8采用螺栓连接的支撑破坏形式,包括支撑杆件螺孔间剪切滑移的破坏
6、、节点板端部剪切滑移的破坏、以及支撑截面削弱处断裂。支撑是框架一支撑结构当中最重要的抗侧力部分,一旦发生地震的时候,它将首先承受水平地震作用,如某层的支撑发生破坏,将使这个楼层成为薄弱层,造成严重后果。2.2构件的破坏2.2.1支撑杆件的整体失稳、局部失稳和断裂破坏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。2.2.2钢柱脆性断裂在1995年阪神地震当中,
7、位于芦屋市海滨城高层住宅小区,小区当中的2l栋巨型钢框架结构的住宅楼共有57根钢柱发生了断裂现象,所有箱形截面柱的断裂都发生在14层以下的楼层里,并且都是脆性受拉断裂,断口呈水平的形状。我们分析认为:①有的钢柱断裂发生在拼接焊缝附近,这里可能正是焊接缺陷构成的薄弱部位;②钢柱暴露于室外,当时正值日本的严冬,钢材温度低于0摄氏度;③箱形截面柱的壁厚达50mm,厚板焊接时过热,使焊缝附近钢材延展性降低;④竖向地震及倾覆力矩在柱中产生较大的拉力。2.3结构的倒塌破坏81985年墨西哥发生的大地震中,墨西哥市的
