内容发布更新时间 : 2024/12/28 23:58:43星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

钢结构抗震设计分析

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（XXXX大学，XX，XXXXXX）

摘要：最近几年我国地震灾害频发，人们的生命和财产造成了巨大的损失，对于结构抗震的设计也越来越重视。对于钢结构而言，抗震设计是钢结构设计的重要一环。本文从钢结构的优缺点、钢结构的破坏部位、钢结构的设计要求等几个方面，来阐述钢结构的抗震设计。 关键词：钢结构；抗震；设计

The analysis of the steel structure

seismic design

Abstract:The Earthquake disasters are more and more frequent in China in recent years , caused a great loss to people's lives and property , for structural seismic design is becoming more and more attention.For the steel structure,Seismic design is an important part of steel structure design.This article elaborates the seismic design of steel structure in the part of the advantages and disadvantages, damage parts, the design requirements, Keywords: steel structure; seismic;design

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。 1.钢结构的优缺点

与其他材料的结构相比，钢结构具有如下特点：

(1) 钢材强度高，结构重量轻。钢与砖石和混凝土相比，虽然密度较大，但强度更高，故其密度与强度的比值较小，承受同样荷载时，钢结构要比其他结构轻。例如，当跨度和荷载均相同时，钢屋架的重量仅为钢筋混凝土屋架的1/3～1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10。为运输和吊装提供了方便。由于钢构件常较柔细，因此稳定问题比较突出，应给予充分注意。

(2) 材质均匀，且塑性韧性好。与砖石和混凝土相比，钢材属单一材料，由于生产过程质量控制严格，因此组织构造比较均匀，且接近各向同性，钢材的弹性模量很高，在正常使用情况下具有良好的延性，可简化为理想弹塑性体，最符合一般工程力学的基本假定，计算结果比较可靠。由于重量轻和韧性好，钢结构的抗震性能也好于其他结构。

(3) 良好的加工性能和焊接性能。 钢材具有良好的冷热加工性能和焊接性能，便于在专业化的金属结构厂大批量生产出精度较高的构件，然后运至现场，进行工地拼接和吊装，既可保证质量，又可缩短施工周期。

(4) 密封性好。采用焊接连接的钢板结构，具有较好的水密性和气密性，可用来制作压力容器、管道，甚至载人太空结构。

(5) 钢材的可重复使用性。钢结构加工制造过程中产生的余料和碎屑，以及废弃和破坏了的钢结构或构件，均可回炉重新冶炼成钢材重复使用。因此钢材被称为绿色建筑材料或可持续发展的材料。

(6) 钢材耐热但不耐火。钢材长期经受100℃辐射热时，性能变化不大，具有一定的耐热性能。但当温度超过200℃时，会出现兰脆现象，当温度达600℃时，钢材进入热塑性状态，将丧失承载能力。因此在有防火要求的建筑中采用钢结构时，必须采用耐火材料加以保护。

(7) 耐腐蚀性差。钢材耐锈蚀的性能较差，因此必须对钢结构采取防护措施，使它的维护费用较砖石和钢筋混凝土结构为高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，钢构件经过彻底除锈并涂上合格的

油漆后，锈蚀问题并不严重。对处于湿度大，有侵蚀性介质环境中的结构，可采用耐候钢或不锈钢提高其抗锈蚀性能。

（8） 钢结构的低温冷脆倾向。由厚钢板焊接而成的承受拉力和弯矩的构件及其连接节点，在低温下有脆性破坏的倾向，应引起足够的重视。

2.钢结构的破坏部位

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

钢框架梁柱连接节点的基本设计原则就是节点必须能够完全传递被连接板件的弯矩和剪力，甚至扭矩等内力，在地震作用下节点能够形成塑性铰，充分发挥钢材的塑性性能．如何保证钢框架梁柱节点在地震作用下少发生甚至不发生脆性破坏，其根本条件就是减小该处的高应力．国外的一些学者提出了通过塑性铰外移来保护节点安全，并且能充分发挥钢材的良好的塑性性能，以达到吸收和耗散地震作用下的能量输入．总体来说，塑性铰外移可以分为两种基本思路，一是加强梁端截面，二是局部削弱梁截面，二者的目的都是相对地加大了梁端的局部截面，减小了该处的局部应力，确保结构发生延性破坏．对于如何在结构形式和节点构造上实现上面提到的两种思路，国内外的众多学者提出了很多的方法．

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

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、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