目前,，鋼結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于各種類型的民用建筑中，在高層及超高層建筑中的應(yīng)用則更為廣泛,。同混凝土結(jié)構(gòu)相比,，鋼結(jié)構(gòu)具有韌性好、強度與重量比高的優(yōu)點,，具有優(yōu)越的抗震性能,；但是，如果鋼結(jié)構(gòu)房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計,、材料選用,、施工制作和維護上出現(xiàn)問題,。則其優(yōu)良的鋼材特性將得不到充分的發(fā)揮，在地震作用下同樣會造成結(jié)構(gòu)的局面破壞或整體倒塌,。

一,、高層建筑發(fā)展概括

80年代，是我國高層建筑在設(shè)計計算及施工技術(shù)各方面迅速發(fā)展的階段,。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑,，建筑層數(shù)和高度不斷增加，功能和類型越來越復(fù)雜,，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化,。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店，它是一座現(xiàn)代化的高級賓館,，總高153.52m,，全部采用框架一芯墻全鋼結(jié)構(gòu)體系，深圳發(fā)展中心大廈43層高165.3m,加上天線的高度共185.3m,這是我國第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑,。進入90年代我國高層建筑的設(shè)計與施工技術(shù)進入了新的階段,。不僅結(jié)構(gòu)體系及建筑材料出現(xiàn)多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995年6月封頂?shù)牡赝醮髲B,，81層高,，385.95m為鋼結(jié)構(gòu)，它居目前世界建筑的第四位,。

二,、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(dǎo)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選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com 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,。

三、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??；良好的延性使結(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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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,，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)。

鋼結(jié)構(gòu)各種流程

應(yīng)注意的事項

（1）制作：鋼結(jié)構(gòu)制作包括放樣,、號料,、切割、校正等諸多環(huán)節(jié),。高強度螺栓處理后的摩擦面,，抗滑移系數(shù)應(yīng)符合設(shè)計要求。

制作質(zhì)量檢驗合格后進行除銹和涂裝,。一般安裝焊縫處留出30～50mm暫不涂裝,。

（2）焊接：焊工必須經(jīng)考試合格并取得合格證書，且必須在其考試合格項目及其認可范圍內(nèi)施焊,。焊縫施焊后須在工藝規(guī)定的焊縫及部位打上焊工鋼印,。

焊接材料與母材應(yīng)匹配，全焊透的一,、二級焊縫應(yīng)采用超聲波探傷進行內(nèi)部缺陷檢驗,，超聲波探傷不能對缺陷作出判斷時，采用射線探傷,。

施工單位首次采用的鋼材,、焊接材料、焊接方法等,，進行焊接工藝評定,。

（3）運輸：運輸鋼構(gòu)件時，要根據(jù)鋼構(gòu)件的長度和重量選用車輛,。鋼構(gòu)件在車輛上的支點,、兩端伸出的長度及綁扎方法均應(yīng)保證構(gòu)件不產(chǎn)生變形、不損傷涂層,。

（4）安裝：鋼結(jié)構(gòu)安裝要按施工組織設(shè)計進行,，安裝程序須保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和不導(dǎo)致永久性變形。安裝柱時,，每節(jié)柱的定位軸線須從地面控制軸線直接引上,。鋼結(jié)構(gòu)的柱、梁,、屋架等主要構(gòu)件安裝就位后,，須立即進行校正、固定,。

由工廠處理的構(gòu)件摩擦面,，安裝前須復(fù)驗抗滑移系數(shù),，合格后方可安裝。

（5）防火與防銹：

1）鋼結(jié)構(gòu)防火性能較差,。當溫度達到550℃時,，鋼材的屈服強度大約降至正常溫度時屈服強度的0.7，結(jié)構(gòu)即達到它的強度設(shè)計值而可能發(fā)生破壞,。

設(shè)計時應(yīng)根據(jù)有關(guān)防火規(guī)范的規(guī)定,，使建筑結(jié)構(gòu)能滿足相應(yīng)防火標準的要求。在防火標準要求的時間內(nèi),，應(yīng)使鋼結(jié)構(gòu)的溫度不超過臨界溫度,，以保證結(jié)構(gòu)正常承載能力。

2）外露的鋼結(jié)構(gòu)可能會受到大氣,，特別是被污染的大氣的嚴重腐蝕,，最普通的是生銹。這就必須對構(gòu)件的表面進行防腐蝕處理,，以保證鋼結(jié)構(gòu)的正常使用,。防腐處理的方法根據(jù)構(gòu)件表面條件及使用壽命的要求決定。

>高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析