钢结构的特点及抗震设计.doc

钢结构的特点及抗震设计摘要：伴随着改革开放，我国钢结构在建筑行业得到了迅速发展，但现代建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，钢结构的抗震性能也不断的受到设计、施工等各方面的检验，本文简要论述钢结构的特点、抗震性能等方面，并分析了钢结构的抗震设计方法及要求，以供参考。关键词：钢结构；抗震abstract: as the reform and opening up, chinas steel structures in the construction industry have developed rapidly, but modern architectural modeling and building the function requirement becoming more diverse, the steel structure of the seismic performance is also constantly by design, construction and so on various aspects of the test, this paper discusses the characteristics of the steel structure and the aseismatic performance and so on, and analyzes the steel structure of the seismic design method and requirements for your reference.keywords: steel structure; seismic中图分类号：tu391 文献标识码：a 文章编号：0 引言随着国民经济的快速发展以及人民生活水平的日益提高，钢结构在我国已经得到初步的发展。钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构，钢结构住宅依其自重轻，基础造价低，适用于软弱地基，安装容易，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好等综合优势而受到各方的重视。因其材料和结构形式的特点，钢结构具有建筑功能分区的可变性强、房屋自重轻、抗震性能优越、生产自动化施工装配化程度高和造价低综合经济效益好等优点。在各地的建筑结构中，要因地制宜，严格遵照国家抗震设计以及抗震等级的要求，选择合理的建筑形式，严格设计、精心施工，才能提高建筑物的抗震性能，也为人民的生命财产安全提供有力的保障。一、钢结构的种类及其特点1.1钢结构的种类钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。钢结构在各项工程建设中的应用极为广泛，如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机构等。1.2钢结构的特点1）钢结构自重较轻2）钢结构工作的可靠性较高3）钢材的抗振（震）性、抗冲击性好4）钢结构制造的工业化程度较高5）钢结构可以准确快速地装配6）容易做成密封结构7）钢结构易腐蚀8）钢结构耐火性差二、钢结构的抗震性能不同的结构形式，抗震性能明显不同。混凝土结构的房屋受压较好，但不抗拉力，两种力的差距达10倍。当地震来临时，房屋在地震波循环荷载情况下，极易发生整体垮塌。而钢结构具有良好的延展性，可以将地震波的能耗抵消掉。钢材基本上属各向同性材料，扛拉、抗压、扛剪强度均很高，而且具有良好的延展性，特别是钢结构凭着自己特有的高延展性减轻了地震反应。钢结构还可以看作比较理想的弹塑性结构，可以通过结构的塑性变形吸收和消耗地震输入能量，从而具有较高的抵抗强烈地震的能力。钢结构相对于其他结构自重轻，这也大大减轻了地震作用的影响。三、钢结构在震害中的破坏形式1.结构倒塌。钢材发生平面外弯曲失稳造成。2.支撑构件破坏。支撑构件为结构提供较大的侧向刚度，当地震强度较大时，承受的轴向力增加，如果支撑的长度、局部加劲板构造与主体结构的连接构造等出现问题，就会出现破坏和失稳。3.节点破坏。铆、拴、焊节点传力集中，构造复杂，施工难度大，容易造成应力集中，强度不均匀现象，再加上可能的焊缝缺陷、构造缺陷，就更容易出现连接破坏。梁柱节点可能破坏现象有加劲板断裂、扭曲，腹板断裂、扭曲，焊接部位拉脱，铆接断裂以及螺栓连接的破坏等等。4.基础锚固破坏。主要有螺栓拉短、混凝土锚固实效、连接板断裂。主要是涉及构造、材料质量、施工质量等问题造成。5.构件破坏。框架梁等的破坏形式主要有腹板开裂、腹板屈曲和翼缘板屈曲、扭转屈曲。框架柱的破坏主要由柱子受拉断裂，翼缘屈曲，翼缘撕裂失稳。构件拉断的原因估计是地震造成的倾覆拉力较大，动应变速率较高，材料变脆等。四、钢结构的抗震设计1、钢结构预制构件拼接建筑结构。在钢结构预制构件拼接建筑结构中，预制钢构件的连接增加了结构的超静定次数，从而增加了塑性铰的形成数量，构成多道抗震防线，不仅提高了结构的抗震可靠度，更延长了结构进入倒塌的过程。即使是纯框架结构(类似于汶川校舍建筑)之类的楼房，也能大大提高其抗震能力。且这种结构具有施工方便，工期短，自重轻，结构面积小，节能，维修方便等优点，可以作为抗震结构设计类型。2、支撑布置方式。当钢框架体系层数较多时，由于高度限制，用于高层钢结构建筑的框架体系常设置支撑。由于侧向作用力的增大，使得梁柱等构件尺寸也相对较大，失去其经济合理性。这时宜增设支撑，形成钢框架支撑结构体系。 同时，为控制楼层的顶点位移及层间位移，可设置水平加强层。增加支撑体系和水平加强层是提高结构整体刚度，减少梁、柱用钢量有效方法之一，具有较好的经济效果。支撑体系包括十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字形或v形支撑。3、轻型门式刚架设计。实腹式轻型门式刚架结构按截面形式主要有两种类型:等截面门式刚架和变截面门式刚架。门式刚架结构的主体结构一般由等截面或变截面的焊接(或轧制)h型钢门架构成，柱脚常设计为铰接或刚接，维护结构通常采用压型钢板作为轻型外墙和屋面。变截面的焊接h型钢门式刚架通常将构件腹板制成楔形，只改变腹板宽度，不改变腹板厚度、翼缘的宽度和厚度。依据刚架的弯矩分布特点，门式刚架柱一般由一个楔形构件组成，而梁则由几个楔形构件组成。4、巨型梁设置。巨型梁的设置对整个巨型钢结构的抗震性能影响很大，是巨型钢结构抗震设计中的一个重要问题。实践研究发现，巨型梁的数量不是越多越好。此外巨型梁数量要保证结构具有足够的抗侧刚度，且要考虑巨型梁柱线刚度，使其相差不能太大，以利于抗震。在地震动作用下巨型梁位置的改变对结构的反应影响较大，而从反应谱分析中并未看出巨型梁位置改变对结构反应的影响。5、轻型钢结构框架节点。冷弯型钢被称为高效截面型钢，具有承载力高，整体刚度较大，节省材料等优点。节点是冷弯型钢结构体系的重要组成部分，是结构传力体系的核心构件。通过试验研究，将四种经典稳定判别准则中的初始缺陷准则应用于非线性有限元分析，提出了研究非线性分叉失稳的初始微小缺陷法。通过分析研究证明了初始微小缺陷法是易行的和符合实际的，揭示了初始微小缺陷是实际结构存在非线性分叉失稳的真正原因，指出在研究肘形刚架时，必须考虑其非线性分叉问题才能全面地了解它的稳定性能。五、总结钢结构由于在大跨度和施工周期方面较混凝土结构有很大的优势，正在越来越多地进入到了工业建筑领域。总之,可以相信,随着钢结构抗震设计研究的不断进步,在不久的将来,会有越来越多让人们“信得过”的钢结构建筑问世。参考文献：1戴建甫.关于钢结构节能住宅结构体系性能