第6章钢结构房屋震害与设计对策

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1、联系方式联系方式地址：北京市北三环东路30号单位：中国建筑科学研究院抗震所邮编：100013姓名：杨沈电话：010-64517202手机：13651231069电子邮件：ysthomas@sohu.com66钢结构房屋震害与设钢结构房屋震害与设计对策计对策杨沈、易方民中国建筑科学研究院抗震所2009年11月钢结构抗震性能优异钢结构抗震性能优异¢1995年日本阪神地震¢绝大部分钢结构房屋没有破坏，左图是在极震区(日本烈度Ⅶ度，相当于我国Ⅹ度)中，按日本新规范设计的高层或超高层建筑安然无恙，玻璃都没坏一块。阪神地震钢结构住宅小区阪神地震钢结构住宅小区汶川地震汶川地震某车间某车间((ⅦⅦ度度))

2、，，门式刚架门式刚架轻钢结构完好轻钢结构完好汶川地震某电工厂房汶川地震某电工厂房((ⅦⅦ度度))，门式，门式刚架轻钢结构完好刚架轻钢结构完好汶川地震某体育馆空间结构完好汶川地震某体育馆空间结构完好汶川地震简易轻钢格构式拱架汶川地震简易轻钢格构式拱架¢某体育馆(Ⅶ度)，轻钢格构式拱架玻璃钢瓦屋面。体育馆完好，用作灾民的避难场所。目目录录6.1钢结构房屋的震害6.2多、高层钢结构房屋结构布置6.3多、高层钢结构房屋计算要点6.4框架结构抗震构造措施6.5框架--支撑结构抗震构造措施……6.16.1钢结构房屋的震害钢结构房屋的震害¢钢结构房屋的主要震害为：连接破坏、构件破坏和结构倒塌。6.1.1

3、梁柱节点破坏6.1.2梁、柱、支撑等构件破坏6.1.3节点域破坏6.1.4柱脚锚栓破坏6.1.5非结构构件破坏国外梁柱节点构造主要形式国外梁柱节点构造主要形式H型钢梁H型钢梁H型钢柱箱形钢柱梁柱节点构造主要差别梁柱节点构造主要差别¢1美国习惯采用工字形柱，日本主要采用箱形柱。¢2美国在梁翼缘对应位置的柱加劲肋厚度按传递设计内力的需要确定，一般为梁翼缘厚度之半,并认为节点域弱一点，有利于调整地震内力；而日本取梁翼缘厚度加一个等级，认为在这里多用一点钢材是值得的。¢3两国梁端腹板焊缝通过孔形状不同，它与焊接是否方便以及受力性能有一定关系。¢4美国对梁腹板与连接板的连接的抗剪用焊缝加强，日本规定

4、腹板螺栓不少于2～3列，用增加螺栓数量来加强；以上构造差异特别是前三项，与破坏情况有明显关系。北岭地震节点破坏形式北岭地震节点破坏形式北岭地震节点破坏模式北岭地震节点破坏模式¢特点：下翼缘焊缝根部裂缝多向柱段范围扩展阪神地震节点破坏形式阪神地震节点破坏形式阪神地震节点破坏模式阪神地震节点破坏模式¢特点：裂缝从扇形角部向梁段内发展下翼缘焊缝与柱翼缘完全脱离下翼缘焊缝与柱翼缘完全脱离¢典型破坏形式钢梁腹板钢梁下翼缘下翼缘的裂缝扩展到柱翼缘中下翼缘的裂缝扩展到柱翼缘中钢柱翼缘撕开的柱翼缘母材钢梁下翼缘垫板钢柱腹板裂纹扩展至柱或梁腹板内裂纹扩展至柱或梁腹板内裂纹扩展至梁腹板内裂纹扩展至柱腹板内梁柱

5、节点震害柱焊缝断裂梁柱节点震害柱焊缝断裂¢日本阪神地震梁柱节点震害梁焊缝断裂梁柱节点震害梁焊缝断裂¢日本阪神地震梁柱节点震害梁螺栓破坏梁柱节点震害梁螺栓破坏¢日本阪神地震节点破坏原因节点破坏原因¢1焊缝金属冲击韧性低。¢2焊缝存在缺陷，特别是下翼缘梁端现场焊缝中部，因腹板妨碍焊接和检查，出现不连续。¢3梁翼缘端部全熔透坡口焊的衬板边缘形成人工缝，在弯矩作用下扩大。¢4梁端焊缝通过孔边缘出现应力集中，引发裂缝，向平材扩展。¢5裂缝主要出现在下翼缘，是因为梁上翼缘有楼板加强，且上翼缘焊缝无腹板妨碍施焊。焊接衬板边缘缺陷焊接衬板边缘缺陷梁上翼缘和楼板共同工作梁上翼缘和楼板共同工作节点节点检查检查

6、修复费用昂贵修复费用昂贵¢钢框架梁柱节点遭受广泛和严重的破坏。美国在调查的1000多幢中破坏100多幢。破坏的特点是梁下翼缘裂缝占80％～95％，上翼缘裂缝15％～20％；裂缝起源于焊缝的占90％～99％，起源于母材的只占1％～10％；不少裂缝向柱子扩展，严重的将柱裂穿，有的向梁扩展，有的沿连接螺栓线扩展。虽然没有人身伤亡，但检查修复费用昂贵。检查费用不需挪动石棉时为每个节点800～1000美元、需挪动石棉时为每个节点1000～2000美元、对于有石膏抹灰和吊顶的高级住宅为每个节点2000～5000美元。修复费用更大。框架柱主要破坏形式框架柱主要破坏形式1翼缘屈曲22拼接处裂缝3翼缘层状撕

7、裂4脆性断裂134柱拉弯断裂柱拉弯断裂¢日本阪神地震住宅小区¢53根立柱全部脆断(锈蚀发生在断裂后)柱的断裂通向斜撑柱的断裂通向斜撑¢日本阪神地震框架梁主要破坏形式框架梁主要破坏形式1翼缘屈曲2腹板屈曲3腹板裂缝4截面扭转屈曲1432某轻钢门式刚架梁腹板屈曲某轻钢门式刚架梁腹板屈曲¢汶川地震斜撑主要破坏形式斜撑主要破坏形式1受拉断裂2受压屈曲3节点板拉断4节点板压屈斜撑在节点处受拉断裂斜撑在节点处受拉断裂¢日本阪神地震斜