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第6章多高层建筑钢结构抗震设计,6.1多高层钢结构的主要震害特征,本章所介绍的钢结构房屋，仅指结构体系的主要承重构件都是钢结构构件的房屋，或称全钢结构房屋。,由于钢材韧性好、强度与重量比高，一般来说，钢结构房屋的抗震性能优于用其他传统建筑材料建造的房屋。,但是如果钢结构房屋在结构设计、材料选用、施工制作和维护上出现问题，在地震中同样会造成破坏。,6.1多高层钢结构的主要震害特征,唐山地震中对钢厂的震害调查结果,总面积3.67万m2的钢结构厂房，没有倒塌和严重破坏，中等破坏占9.3%；总面积4.06万m2的钢筋混凝土房屋，倒塌和严重破坏占23.2，中等破坏47.9%；总面积4.06万m2的砌体房屋，倒塌和严重破坏41.2，中等破坏占20.9%。,多高层钢结构在地震中的破坏形式主要有三种：1.节点连接破坏;2.板件破坏；3.结构倒塌。,6.1多高层钢结构的主要震害特征,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,节点板的屈曲,6.1多高层钢结构的主要震害特征,2.梁柱连接破坏,一、节点连接破坏,图美国Northridge地震,日本阪神地震,6.1多高层钢结构的主要震害特征,2.梁柱连接破坏,一、节点连接破坏,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地震,6.1多高层钢结构的主要震害特征,2.梁柱连接破坏,一、节点连接破坏,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,6.1多高层钢结构的主要震害特征,2.梁柱连接破坏,一、节点连接破坏,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.,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,6.1多高层钢结构的主要震害特征,1.支撑压屈,二、构件破坏,屋面支撑的失稳,柱间支撑的屈曲导致框架破坏,6.1多高层钢结构的主要震害特征,2.梁柱局部失稳,二、构件破坏,梁柱局部失稳,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弯曲可能发生翼缘局部失稳破坏。,6.1多高层钢结构的主要震害特征,3.柱水平裂缝或断裂破坏,二、构件破坏,支撑的局部失稳与柱的断裂,6.1多高层钢结构的主要震害特征,三、结构倒塌,1.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发生。,2.结构倒塌的原因主要原因是出现薄弱层。,柱间支撑的屈曲导致框架破坏,6.1多高层钢结构的主要震害特征,四、非结构构件破坏,钢结构本身因其有较大的承载能力和变形能力，因此在大地震中并未发生破坏，但连接在结构构件上的墙板、楼面板、屋面板或者窗、门等非结构构件可能遭受破坏。,非结构构件的破坏，原因之一是这些构件