抗震ch6-1.ppt

1、第6章多高層建筑 鋼結構抗震設計,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,本章所介紹的鋼結構房屋，僅指結構體系的 主要承重構件都是鋼結構構件的房屋，或稱全鋼 結構房屋。,由于鋼材韌性好、強度與重量比高，一般來 說，鋼結構房屋的抗震性能優(yōu)于用其他傳統(tǒng)建筑 材料建造的房屋。,但是如果鋼結構房屋在結構設計、材料選用、 施工制作和維護上出現(xiàn)問題，在地震中同樣會造 成破壞。,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,唐山地震中對鋼廠的震害調查結果,總面積3.67萬m2的鋼結構廠房，沒有倒塌和嚴重 破壞，中等破壞占9.3%；總面積4.06萬m2的鋼筋混凝 土房屋，倒塌和嚴重破壞占23.2，中等破壞47.9%； 總面

2、積4.06萬m2的砌體房屋，倒塌和嚴重破壞41.2， 中等破壞占20.9%。,多高層鋼結構在地震中的破壞形式主要有三種： 1.節(jié)點連接破壞; 2.板件破壞；3.結構倒塌。,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,一、節(jié)點連接破壞,1.支撐連接破壞,圖 圓鋼支撐連接的破壞,圖 角鋼支撐連接的破壞,節(jié)點板的屈曲,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,2.梁柱連接破壞,一、節(jié)點連接破壞,圖 美國Northridge地震,日本阪神地震,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,2.梁柱連接破壞,一、節(jié)點連接破壞,震害調查發(fā)現(xiàn)，梁柱連接的破壞大多數(shù)發(fā)生在梁的 下翼緣處，而上翼緣的破壞要少得多。,可能的原因：,1.樓

3、板與梁共同變形導致下翼緣應力增大,2.下翼緣在腹板位置焊接的中斷是一個顯著的焊縫缺陷 的來源。,震后觀察到的在梁柱焊縫連接處的失效模式,1.美國Northridge地震,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,2.梁柱連接破壞,一、節(jié)點連接破壞,梁柱剛性連接裂縫或斷裂破壞的原因（4點）：,1）焊縫缺陷,2）三軸應力,這些缺陷將成為裂縫開展直至斷裂的起源,梁柱連接的焊縫變形由于受到梁和柱約束， 施焊后焊縫殘存三軸拉應力，使材料變脆 。,如裂紋、欠焊、夾渣和氣孔等,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,2.梁柱連接破壞,一、節(jié)點連接破壞,3）構造缺陷,出于焊接工藝的要求，梁翼緣與柱連接處設有襯板， 實際

4、工程中襯板在焊接后就留在結構上，這樣 襯板與柱 翼緣之間就形成一條“人工”裂縫，成為 連接裂縫發(fā)展 的起源。,4）焊縫金屬沖擊韌性,低的沖擊韌性使得連接很易產(chǎn)生脆性破壞，成為引 發(fā)節(jié)點破壞的重要因素.,二、構件破壞,多高層建筑鋼結構構件破壞的主要形式有,1. 支撐壓屈,支撐在地震中所受的壓力超過其屈 曲臨界力時，即壓屈破壞,梁或柱在地震作用下反復受彎， 在彎矩最大截面處附近由于過度彎曲 可能發(fā)生翼緣局部失穩(wěn)破壞,2.梁柱局部失穩(wěn),支撐壓曲,梁柱局部失穩(wěn),6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,1.支撐壓屈,二、構件破壞,屋面支撐的失穩(wěn),柱間支撐的屈曲導致框架破壞,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征

5、,2.梁柱局部失穩(wěn),二、構件破壞,梁柱局部失穩(wěn),梁或柱在地震作用 下反復受彎，在彎矩最 大截面處附近由于過度 彎曲可能發(fā)生翼緣局部 失穩(wěn)破壞。,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,3.柱水平裂縫或斷裂破壞,二、構件破壞,支撐的局部失穩(wěn)與柱的斷裂,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,三、結構倒塌,1.結構倒塌是地震中結構破壞最嚴重的形式 鋼結構建筑盡管抗震性 能好，但在地震中也有倒塌 發(fā)生。,2.結構倒塌的原因 主要原因是出現(xiàn)薄弱層。,柱間支撐的屈曲導致框架破壞,6.1 多高層鋼結構的主要震害特征,四、非結構構件破壞,鋼結構本身因其有較大的 承載能力和變形能力， 因此在大地震中并未發(fā)生破壞，但連接在結構構件上 的墻板、樓面板、屋面板或者窗、門等非結構構件可 能遭受破壞。,非結構構件的破壞，原因之一是這些構件本