多高层建筑钢结构抗震设计.ppt

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1、多高层建筑钢结构抗震设计8.1多高层钢结构的主要震害特征8.2多高层钢结构的选型与结构布置8.3多高层钢结构的抗震计算要求8.4多高层钢结构抗震构造要求主要内容§8.1多高层钢结构的主要震害特征强度高、延性好、重量轻、抗震性能好钢结构特性：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震害举例及比较1985年墨西哥城地震中钢结构和钢筋混凝土结构的破坏情况建造年份钢结构钢筋混凝土结构倒塌严重破坏倒塌严重破坏1957年以前7127161957~1976年3151231976年以后0046多高层钢结构在地震中的破坏形式有三种节

2、点连接破坏；构件破坏；结构倒塌一、节点连接破坏1.支撑连接破坏图圆钢支撑连接的破坏图角钢支撑连接的破坏2.梁柱连接破坏图美国Northridge(北陵岭)地震日本阪神地震1978年日本宫城县远海地震（里氏7.4级）1978年日本宫城县远海地震钢结构建筑破坏类型统计结构数量破坏类型破坏等级*统计ⅤⅣⅢⅡ总数百分比(%)过度弯曲柱–2–2117.4梁–––1梁、柱局部屈曲2112连接破坏支撑连接613256311980.4梁柱连接––21柱脚连接–421其它连接–1–1基础失效不均匀沉降–24121812.2总计8233483148100支撑连接更易遭受地震

3、破坏Ⅱ级：支撑连接出现裂纹，但没有不可恢复的屈曲变形Ⅲ级：出现小于1/30层高的永久层间变形Ⅳ级：出现大于1/30层高的永久层间变形Ⅴ级：倒塌或无法继续使用震害调查发现，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：1.楼板与梁共同变形导致下翼缘应力增大2.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(北岭)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2.三轴应力这些

4、缺陷将成为裂缝开展直至断裂的起源梁柱连接的焊缝变形由于受到梁和柱约束，施焊后焊缝残存三轴拉应力，使材料变脆如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等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图“人工”裂缝二、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

5、弯曲可能发生翼缘局部失稳破坏2.梁柱局部失稳支撑压曲梁柱局部失稳母材的断裂支撑处的断裂1995年日本阪神地震,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，7根钢柱在与支撑连接处断裂，其中13根钢柱为母材断裂，37根钢柱在拼接焊缝处断裂.3.柱水平裂缝或断裂破坏钢柱的断裂是出人意料的，分析原因认为：竖向地震使柱中出现动拉力，由于应变速率高，使材料变脆；加上地震时为日本严冬时期，钢柱位于室外，钢材温度低于0oC；以及焊缝和弯矩与剪力的不利影响，造成柱水平断裂。建造年份严重破坏或倒塌中等破坏轻微破坏完好1971年以前50201971

6、-1982年00351982年以后00171995年日本阪神地震中ChouWard地震钢结构房屋震害情况钢结构房屋在地震中严重破坏或倒塌与结构抗震设计水平关系很大1971年，日本钢结构设计规范修订；1982年，日本建筑标准法实施三、结构倒塌结构倒塌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。§8.2多高层钢结构的选型与结构布置一、结构选型在结构选型上，多层和高层钢结构无严格界限将超过12层的建筑归为高层钢结构建筑为区分结构的重要性对结构抗震构造措施的要求不同我国建筑抗震设计规范（GB50011—2001）规定：将不超

7、过12层的建筑归为多层钢结构建筑有抗震要求的多高层建筑钢结构可采用以下结构体系：1.纯框架结构延性好，但抗侧力刚度较差框架-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，可以明显减少建筑物下部的层间位移，因此在相同的侧移限值标准的情况下，框架-支撑体系可以用于比框架体系更高的房屋。框架体系是沿纵横向方向由多榀平面框架构成及承担水平荷载的抗侧力结构，它也是承担竖向荷载的结构。2.框架—支撑结构体系①支撑类型支撑类型的选择与

8、是否抗震有关，也与建筑的层高、柱距以及建筑使用要求有关，Ａ.中心支撑中心支撑是指