高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計如何保證抗震效果,？
高層鋼結(jié)構(gòu)震害現(xiàn)象及其原因分析
鋼結(jié)構(gòu)被認為具有卓越的抗震性能,，在歷次的地震中,，鋼結(jié)構(gòu)房屋的震害要小于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋,。很少發(fā)生整體破壞或倒塌現(xiàn)象,。盡管如此,，由于焊接,、連接,、冷加工等工藝技術(shù)以及外部環(huán)境的影響,，鋼材材料的優(yōu)點將受到影響。特別是因設(shè)計,、施工以及維護不當,，就很可能造成結(jié)構(gòu)的破壞。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)在歷次地震中的破壞形態(tài),，可能破壞形式分為以下幾類：
1,、 結(jié)構(gòu)倒塌
結(jié)構(gòu)倒塌是地震中結(jié)構(gòu)破壞最嚴重的形式。造成結(jié)構(gòu)倒塌的主要原因是結(jié)構(gòu)薄弱層的形成,，而薄弱層的形成是由于結(jié)構(gòu)樓層屈服強度系數(shù)和抗變4剛度沿高度分布不均勻造成的,。這就要求在設(shè)計過程中應(yīng)盡量避免上述不利因素的出現(xiàn)。
2,、 節(jié)點破壞
節(jié)點破壞是地震中發(fā)生最多的一種破壞形式,。剮性連接的結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般采用鉚接或焊接形式連接。如果在節(jié)點的設(shè)計和施工中,，構(gòu)造及焊縫存在缺陷,，節(jié)點區(qū)就可能出現(xiàn)應(yīng)力集中、受力小均的現(xiàn)象,，在地震中很容易出現(xiàn)連接破壞,。梁柱節(jié)點可能出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：鉚接斷裂，焊接部位位脫,，加勁板斷型,、屈曲，腹板斷裂,、屈曲等,。
3、 構(gòu)件破壞
在以往所有地震中,，多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的主要形式有支撐的破壞與失穩(wěn)以及梁柱局部破壞兩種,。（1）支撐的破壞與失穩(wěn)。當?shù)卣饛姸容^大時,，支撐承受反復(fù)拉壓的軸向力作用,，一旦壓力超出支撐的屈曲臨界力時，就會出現(xiàn)破壞或失穩(wěn),。（2）梁柱局部破壞,。對于框架柱，主要有翼緣屈曲,、翼縫撕裂,，甚至框架柱會出現(xiàn)水平裂縫或斷裂破壞。對于框架梁,，主要有翼緣屈曲,、腹板屈曲和開裂,、扭轉(zhuǎn)屈曲等破壞形態(tài)。
4,、基礎(chǔ)錨固破壞
鋼構(gòu)件與基礎(chǔ)的錨固破壞主要表現(xiàn)為柱腳處的地腳螺栓脫開,、混凝土破碎導致錨固失效、連接板斷裂等,，這種破壞形式曾發(fā)生多起,，根據(jù)對上述鋼結(jié)構(gòu)房屋震害特征的分析可知，盡管鋼結(jié)構(gòu)抗震性能較好,，但在歷次的地震中,，也會出現(xiàn)不同程度的震害。究其原因,，元素是和結(jié)構(gòu)設(shè)計,、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工質(zhì)量,、材料質(zhì)量,、日常維護等有關(guān)，為了預(yù)防以上震害的出現(xiàn),，減輕震害帶來的損失,，多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計必須嚴格遵循有關(guān)規(guī)程進行。
抗震設(shè)計基本要求
1,、鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)類型
常見的鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu),、框架一支援結(jié)構(gòu)、框架一抗震墻板結(jié)構(gòu),、簡體結(jié)構(gòu)以及巨型框架結(jié)構(gòu)等,。鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能的優(yōu)劣取決于結(jié)構(gòu)的選型，進行實際工程設(shè)計時,，需要綜合考慮多種因素進行方案的優(yōu)化,，在優(yōu)化過程中確定其適宜的結(jié)構(gòu)體系。
2,、鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)布置原則
鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置的選擇關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性,、適用性和經(jīng)濟性。和其他類型的建筑結(jié)構(gòu)一樣,，多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)盡量采用規(guī)則的建筑方案,。當結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜,、平立面特別不規(guī)則時,，可按實際需要在適當部位設(shè)置防震續(xù)，從而形成多個較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元,。由于鋼結(jié)構(gòu)可耐受的結(jié)構(gòu)變形大于混凝土結(jié)構(gòu),，一般來說,，不宜設(shè)抗震縫，必須設(shè)置時,，抗震縫寬應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍,。
3、 鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度和高寬比
根據(jù)結(jié)構(gòu)總體高度和抗震設(shè)防烈度確定結(jié)構(gòu)類型和最大適用高度,。結(jié)構(gòu)的高寬比是影響結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和抗震性能的重要參數(shù),，它對結(jié)構(gòu)剛度、側(cè)移和振動形式有直接影響,。高度比指房屋總高度與平面較小寬度之比,。高寬比值較大時，一方面使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平位移及P—A效應(yīng),，還由于傾覆力矩使柱產(chǎn)生很大的軸向力,。因此，需要對鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比制定限值,，不宜大于合理的限值,，超過時應(yīng)進行專門研究，采取必要的抗震措施,。
抗震設(shè)計的一般方法
鋼材基本屬于各向同性的均質(zhì)材料,，且質(zhì)輕高強、延性好,，是一種很適合于建筑抗震結(jié)構(gòu)的材料,，在地震作用下，高層鋼結(jié)構(gòu)房屋由于鋼材材質(zhì)均勻,，強度易于保證,，所以結(jié)構(gòu)的可靠性大；輕質(zhì)高強的特點使得鋼結(jié)構(gòu)房屋的自重輕,，從而所受地震作用減?。涣己玫难有允菇Y(jié)構(gòu)在很大的變形下仍不致倒塌,，從而保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性,。但是，鋼結(jié)構(gòu)房屋如果設(shè)計和制造不當,，在地震作用下,，可能發(fā)生構(gòu)件的失穩(wěn)和材料的脆性破壞或連接破壞，使鋼材的性能得不到充分發(fā)揮,，造成災(zāi)難性后果,。因此高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計就顯得非常重要和必要。
1,、建筑場地
在選擇建筑場地時,，應(yīng)根據(jù)工程需要,，掌握地震活動情況和工程地質(zhì)的有關(guān)資料，對建筑場地做出綜合評價,。宜選擇對建筑抗震有利的地段,，如開闊平坦的堅硬場地土或密實均勻的干硬場地土等地段，避開對建筑抗震不利的地段,，如軟弱場地土,、易液化土、條狀突出的山嘴,、高聳孤立的山丘,，非巖質(zhì)的陡坡、采空區(qū),、河岸和邊坡邊緣等地段,。
2、地基和基礎(chǔ)
為了避免建筑物不均勻沉降而導致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂隙,、甚至傾斜,，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件過早進入塑性區(qū)，同一結(jié)構(gòu)單元不應(yīng)設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上,，不宜部分采用天然地基,，部分采用樁基；地基有軟弱粘性土,、可液化土或嚴重不均勻土層時,，應(yīng)加強基礎(chǔ)的整體性和剛性。
3,、平面和立面布置
為了避免地震時建筑發(fā)生扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中或塑性變形集中而形成薄弱環(huán)節(jié),，建筑平面、立面布置宜規(guī)則,、對稱,，質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻。但不設(shè)置抗震縫時,，應(yīng)采用與實際情況相符合的計算模型,，設(shè)置抗震縫時，應(yīng)將建筑物分割成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元,。我國《抗震規(guī)范》對高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大適用高度和鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比都有規(guī)定：
（1）,、結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；應(yīng)有多道抗震設(shè)防防線,，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導致整個體系喪失抗震能力或喪失對重力的承載能力,；應(yīng)具備必要的承載能力，良好的變形能力和耗能能力；應(yīng)具有合理的剛度分布和承載力分布,，避免因局部削弱或突變而形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中,，對可能出現(xiàn)的薄弱部位,，應(yīng)采取措施提高其承載能力。
（2）,、在抗震結(jié)構(gòu)體系中,，應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接部位具有良好的延性，避免脆性破壞,，提高抗震結(jié)構(gòu)的整體變形能力,。因此，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)合理控制尺寸,，防止局部失穩(wěn)或整體失穩(wěn),，如對梁翼緣和腹板的寬厚比和高厚比都作了明確規(guī)定。此外,，還應(yīng)加強各構(gòu)件之間的連接,，以保證結(jié)構(gòu)的整體性，抗震支承系統(tǒng)應(yīng)保證地震作用時結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,。
（3）,、對于女兒墻、圍護墻,、雨篷,、封墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)使其與主體結(jié)構(gòu)有可靠地連接和錨固,，避免地震時倒塌傷人,，產(chǎn)生附加震害；圍護墻,、隔墻等與主體結(jié)構(gòu)的連接,，應(yīng)避免設(shè)置不當而導致主體結(jié)構(gòu)破壞；應(yīng)避免吊頂塌落及懸吊較重的裝飾物墜落,，不可避免時應(yīng)采取可靠措施,。
（4）、建筑物在強震作用下的表現(xiàn),，既是對抗震設(shè)計的檢驗,，也是對施工質(zhì)量的檢驗。施工質(zhì)量的好壞,，直接影響鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力,。因此，抗震結(jié)構(gòu)對材料和施工質(zhì)量的特別要求，應(yīng)在設(shè)計文件上注明,。建筑物的施工要特別注意符合圖紙上合理的抗震要求選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com ,，注意材料選擇，確保施工質(zhì)量,。
隨著人們對地震的不斷認識,，為防止出現(xiàn)嚴重的地震的嚴重災(zāi)害，造成財產(chǎn)損失和生命傷亡,。人們對高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震要求不斷提高,。本文闡明了設(shè)計人員進行高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計時，應(yīng)首先從概念設(shè)計著手,，制定比較合理的設(shè)計方案等,，確保房屋抗震設(shè)防目標的實現(xiàn)。
