浅析钢结构抗震性能的设计
摘要：钢结构在建筑行业得到了迅速发展，随着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，文章通过对钢结构的特点、抗震性能等方面进行阐述，总结了目前建筑行业钢结构抗震设计的方法。
关键词：钢结构；建筑抗震；设计
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，钢结构已经广泛的应用在建筑行业，包括工业厂房、大跨度公共建筑、民用住宅等。钢结构在我国已经得到初步的发展，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。但推广和应用钢结构还需解决一系列的问题，实际设计和施工还存在不少争议和问题。这些都急需解决，以利于钢结构在我国健康快速持续发展。
一、钢结构的种类和特点
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、
钢结构抗震性能分析 摘要：钢结构建筑具有建设速度快、工业化程度比较高、技术经济指标好、抗震性能相比较其他建筑材料比较优越，所以能够广泛地应用于建筑的各个领域，有着得天独厚的发展优势。本文对钢结构建筑的抗震性能进行分析，总结出钢结构抗震的特点及在建设中的应用，分析了几种钢结构所具有的抗震性能，为建筑中明确钢结构的抗震性能找到了依据。 关键词：建筑；钢结构；发展；抗震；分析 引言 近几年，随着我国建筑产业高速发展，钢铁材料和结构体逐渐呈现多元化的发展趋势，建筑行业的发展也更是各具特色。作为现代建筑领域新兴的钢结构建筑，也越来越被建筑界所重视，这对地震多发的地区，建筑在地震中由于倒坍所造成的灾害，将会成为地震灾害中，对于生命和财产安全中，最具破坏力和杀伤力的直接因素，这就需要不断加强钢结构的抗震性能，提升钢结构建筑抗震的能力 1 钢结构的特点 优质的钢结构具有良好的延伸性，能够将震动时发生的波动抵消掉。对于钢结构在抗拉、抗压、抗剪的强度要求上都很高，特别是钢结构需要凭着工艺制造，利用其所具有的高延性，提升其在地震中的抗震能力[1]。钢结构通过自身的塑性变形特点，达到吸收和消耗震动过程中，抵抗强烈地震的能力。 2 建筑中的钢结构体系 在钢结构建筑中，用的较多钢结构框架体系有纯框架结构、中心支撑结构、偏心支撑结构等。纯框架结构延性和抗震性能比较好，但是由于抗侧刚度比较差，一般不太适合用于层数比较高的建筑。以中心支撑的钢结构框架结构抗侧刚度大，适用于层数较高的建筑。由于一些钢结构支撑构件，具有的滞回性能较差，对于耗散的震动的能量有限，抗震性能没有钢结构纯框架的性能好。钢结构的框架偏心支撑结构，还可以通过偏心连梁进行剪切，达到耗散地震的能量，保证通过钢结构框架的支撑不丧失稳定，这种抗震性能的效果，优于中心支撑的钢结构框架[2]，并且其弹性阶段的刚度也接近中心支撑框架。如果采用能与钢结构框架抗侧刚度相匹配含有钢板的剪力墙，还有带竖缝剪力墙的钢结构代替支撑，可以构成具有钢结构框架的抗震墙板结构，其抗震的性能强于由钢结构框架构成的中心支撑结构。当房屋建筑的刚度要求更高时，一般都可以采用沿着建筑周边，有秩序地进行设置一些密柱深梁框架，来构成钢结构的框筒结构。这样设计安装的框筒结构抗侧刚度大，能够起到具有良好抗震性能的效果。 3 建筑中钢结构的抗震性能分析
结构抗震及高层建筑第1次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确，共10道小题) 1. 随高度增加，多、高层建筑结构在水平荷载下的侧移增加较内力增加（）。 (A) 一样； (B) 更慢； (C) 更快； (D) 无规律。 正确答案：C 2. 高层建筑结构的受力特点是（）。 (A) 竖向荷载为主要荷载，水平荷载为次要荷载； (B) 水平荷载为主要荷载，竖向荷载为次要荷载； (C) 竖向荷载和水平荷载均为主要荷载； (D) 不一定。 正确答案：C 3. 框架是多、高层建筑中常用的结构体系之一，其主要特点是（）。 (A) 平面布置受限，刚度大侧移小； (B) 平面布置灵活，刚度大侧移小； (C) 平面布置灵活，刚度小侧移大； (D) 平面布置受限，刚度小侧移大。 正确答案：C 4. 框架结构是多高层建筑中常用的结构体系之一，它适用于（）。 (A) 单层建筑； (B) 多层建筑； (C) 高层建筑； (D) 多层及高度不大的高层建筑。 正确答案：D 5. 剪力墙结构是高层建筑中常用的结构体系之一，其主要特点是（）。 (A) 平面灵活，刚度小侧移大； (B) 平面受限，刚度大侧移小； (C) 平面灵活，刚度大侧移小；
(D) 平面受限，刚度小侧移大。 正确答案：B 6. 框架－剪力墙结构是高层建筑中常用的结构体系之一，其主要特点是（）。 (A) 平面布置灵活，刚度小侧移大 (B) 平面布置受限，刚度大侧移小 (C) 平面布置灵活，刚度大侧移小 (D) 平面布置受限，刚度小侧移大 正确答案：C 7. 下列条件中，满足高层建筑规则结构要求的是（）。 (A) 结构有较多错层 (B) 质量分布不均匀 (C) 抗扭刚度低 (D) 刚度、承载力、质量分布均匀、无突变 正确答案：D 8. 高层建筑在天然地基上时，其基础埋深不宜小于建筑物高度的（ ) (A) 1/20 (B) 1/18 (C) 1/15 (D) 1/12 正确答案：D 9. 在框架结构布置中，梁中线与柱中线（）。 (A) 不宜重合 (B) 必须重合 (C) 偏心距不宜过小 (D) 偏心距不宜过大 正确答案：D 10. 在地震区须设伸缩缝、沉降缝、防震缝的房屋，缝宽均按（）考虑。 (A) 伸缩缝缝宽 (B) 沉降缝缝宽 (C) 防震缝缝宽 (D) 三者平均值 正确答案：C
钢结构工程优点 抗震性：低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的"板肋结构体系"，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。 抗风性：型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、防变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵抗每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护。 耐久性：轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。保温性：采用的保温隔热材料以玻纤棉为主，具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板，有效的避免墙体的“冷桥”现象，达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。隔音性：隔音效果是评估住宅的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体，其隔音效果可高达60分贝。 健康性：干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。
舒适性：轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动的空气间，保证屋顶内部的通风及散热需求。 快捷：全部干作业施工，不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑，只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。环保：材料可100%回收，真正做到绿色无污染。 节能：全部采用高效节能墙体，保温、隔热、隔音效果好，可达到50%的节能标准。
高层震害现象及原因是非常重要的，了解现象以及发生的原因，才能根据专业知识制定对应 的方案，防范于未然。小编就高层钢结构震害现象及原因和大家说一下。 钢结构被认为具有卓越的抗震性能，在历次的地震中，钢结构房屋的震害要小于钢筋混凝土 结构房屋。很少发生整体破坏或倒塌现象。尽管如此，由于焊接、连接、冷加工等工艺技术 以及外部环境的影响，钢材材料的优点将受到影响。特别是因设计、施工以及维护不当，就 很可能造成结构的破坏。根据钢结构在历次地震中的破坏形态，可能破坏形式分为以下几类：1、结构倒塌 结构倒塌是地震中结构破坏最严重的形式。造成结构倒塌的主要原因是结构薄弱层的形成， 而薄弱层的形成是由于结构楼层屈服强度系数和抗变4刚度沿高度分布不均匀造成的。这就 要求在设计过程中应尽量避免上述不利因素的出现。 2、节点破坏 节点破坏是地震中发生最多的一种破坏形式。剐性连接的结构构件一般采用铆接或焊接形式 连接。如果在节点的设计和施工中，构造及焊缝存在缺陷，节点区就可能出现应力集中、受 力小均的现象，在地震中很容易出现连接破坏。梁柱节点可能出现的破坏现象主要表现为： 铆接断裂，焊接部位位脱，加劲板断型、屈曲，腹板断裂、屈曲等。 3、构件破坏 在以往所有地震中，多钢结构构件破坏的主要形式有支撑的破坏与失稳以及梁柱局部破坏两种。（1）支撑的破坏与失稳。当地震强度较大时，支撑承受反复拉压的轴向力作用，一旦 压力超出支撑的屈曲临界力时，就会出现破坏或失稳。（2）梁柱局部破坏。对于框架柱， 主要有翼缘屈曲、翼缝撕裂，甚至框架柱会出现水平裂缝或断裂破坏。对于框架梁，主要有 翼缘屈曲、腹板屈曲和开裂、扭转屈曲等破坏形态。 4、基础锚固破坏 件与基础的锚固破坏主要表现为柱脚处的地脚螺栓脱开、混凝土破碎导致锚固失效、连接板 断裂等，这种破坏形式曾发生多起，根据对上述钢结构房屋震害特征的分析可知，尽管钢结 构抗震性能较好，但在历次的地震中，也会出现不同程度的震害。究其原因，元素是和、结 构构造、施工质量、材料质量、日常维护等有关，为了预防以上震害的出现，减轻震害带来 的损失，多高层钢结构房屋抗震设计必须严格遵循有关规程进行。
超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究超限高层建筑的结构抗震设计中，采用基于性能要求的抗震设计方法，有助于提高高层建筑工程抗震设计的可靠性、避免抗震安全隐患，同时又促进高层建筑技术发展。 阐述基于性能抗震设计方法与常规抗震设计方法的比较；针对超限高层建筑结构的特点，提出结构的抗震性能目标、性能水准以及实施性能设计的主要方法，包括性能水准判别准则、性能目标的选用及结构计算和试验要求。文中还列举了应用性能设计理念和要求的部分工程实例。 基于性能的抗震设计理念和方法，自世纪年代在美国兴起，并日益得到工程界的关注。美国的ATC40（1996年）、FEMA237（1997年）提出了既有建筑评定、加固中使用多重性能目标的建议，并提供了设计方法。美国加州结构工程师协会SEAO于1995年提出了新建房屋基于性能的抗震设计。1998年和2000年，美国FEMA又发布了几个有关基于性能的抗震设计文件。2003年美国ICC（Internation-alCode Council）发布了《建筑物及设施的性能规范》，其内容广泛，涉及房屋的建筑、结构、非结构及设施的正常使用性能、遭遇各种灾害时（火、风、地震等）的性能施工过程及长期使用性能，该规范对基于性能设计方法的重要准则作了明确的规定。日本开始将抗震性能设计的思想正式列入设计和加固标准中，并已由建筑研究所（BRI）提出个性能标准。欧洲混凝土协会（CRB）于2003 年出版了“钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计”报告。澳大利亚则在基于性能设计的整体框架以及建筑防火性能设计等方面做了许多研究，提出了相应的建筑规范（BCA1996）。我国在基于性能的抗震设计方面也发表了不少论文加以研究和探讨。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展，它的特点是：使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标；抗震设计中更强调实施性能目标的深入分析和论证，有利于建筑结构的创新，经过论证（包括试验）可以采用现行标准规范中还未规定的新的结构体系、新技术、新材料；有利于针对不同设防烈度、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。这一方法是一种发展方向。目前，这一方法在工程中还未得到广泛的应用，还有一些问题有待研究改进，诸如：地震作用的不确定性、结构分析模型和参数的选用存在不少经验因素、模型试验和震害
题目： 从结构抗震的角度论述钢结构的性能，优缺点及发展前景 学院：土木工程学院 专业：建筑工程技术专业 班级:建工一班 姓名：杨星星 指导教师：盛朝晖 2014年04月10日从结构抗震的角度论述钢结构的性能，优缺点及发展前景 论文摘要： 本文简要分析了钢结构建筑的结构体系及性能特点，优缺点，抗震性能以及日后良好的发展前景。 关键词： 钢结构，抗震性能好，施工方便，耐火性差，质量轻，强度大，发展前景好。 目录： 一、摘要 二、绪论 三1.1钢结构的性能及特点。 1.1.1钢结构的特点： 1.1.2钢结构的性能 四、1.2钢结构的优缺点 1.2.1钢结构的优点
1.2.2钢结构的缺点 五、1.3钢结构的发展前景 1.3.1钢结构的应用范围 1.3.2钢结构的发展前景 1.3.3发展方向 六、 1.4结论 七、参考文献 二、绪论 三 1.1钢结构的性能及特点。 近年来，全世界地震频频发生，对人们是生命财产安全造成了很大的威胁。在地震中造成人员财产损失的因素之一是建筑物的倒塌，如 何提高建筑物的抗震性能就显得尤为重要。目前建筑使用较多的轻钢结构建筑其抗震的能力有明显成果。 1.1.1钢结构的特点 1.钢材的材质均匀，质量稳定，可靠度高；自重轻，变形大，可以吸收很大能量，而且可以通过构造实现强梁弱柱、强剪弱弯。 2.钢材的强度高，塑性和韧性好，抗冲击和抗振动能力强； 3.钢结构工业化程度高，工厂制造，工地安装，加工精度高，制造周期短，生产效率高，建造速度快； 4.钢结构抗震性能好； 5.耐腐蚀和耐火性差，单价较高。 1.1.2钢结构的性能
钢结构轻质高强，所以地震时受地震作用小。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。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。钢结构除了抗震性能高，施工周期短、工业化程度高、环保性能好的特点也显著优于混凝土结构。 三1.2 钢结构的优缺点 1.2.1钢结构工程优点 钢结构住宅建筑是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架，同时配以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构建造而成，其中主要承重骨架是由钢构件或钢管(圆管或矩形管)混凝土构件所组成。在建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面: .1 强度高、自重轻、抗震性能好 钢结构体系轻质高强，可减轻建筑结构自重的30%，大大降低基础的造价；钢结构是柔性结构，有很好的抗震，同时结构安全度高，受损轻，而且由于钢材便于加工，灾后容易修复。型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力好。低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的“板肋结构体系”，这种结构体系有很明显的抗震及抵抗水平荷载的能力，用于抗震烈度为八度以上的地区。 .2 功能区分割灵活 传统的砖混、钢筋混凝土的结构自重大，进深和开间相对较小，梁、柱粗大，空间利用
1.从结构的体系上来分,常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有:_框架结构, 力墙结构, _框架 -剪力墙_结构, _筒体_结构,悬挂结构和巨型框架结构。 2.一般高层建筑的基本风压取 感的高层建筑, 采用 _100_年一遇的风压值; 在没有 _100_年一遇的风压资料时, 可近视用取 _50_年一遇的基本风压乘以 1.1的增大系数采用。 3.震级―― 地震的级别,说明某次地震本身产生的能量大小 地震烈度―― 指某一地区地面及建筑物受到一次地震影响的强烈程度 基本烈度―― 指某一地区今后一定时期内,在一般场地条件下可能遭受的最大烈度设防烈度―― 一般按基本烈度采用,对重要建筑物,报批后,提高一度采用 4. 《建筑抗震设计规范》中规定, 设防烈度为度及度以上的地区, 建筑物必须进行抗震设计。 5.详细说明三水准抗震设计目标。 小震不坏:小震作用下应维持在弹性状态,一般不损坏或不需修理仍可继续使用中震可修:中震作用下,局部进入塑性状态,可能有一定损坏,修复后可继续使用大震不倒:强震作用下,不应倒塌或发生危及生命的严重破坏 6.设防烈度相当于 _B _ A 、小震 B 、中震 C 、中震 7.用《高层建筑结构》中介绍的框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构的内力和位移的近似计算方法,一般计算的是这些结构在__下的内力和位移。 A 小震 B 中震 C 大震
8. 在建筑结构抗震设计过程中, 根据建筑物使用功能的重要性不同, 采取不同的抗震设防标准。请问建筑物分为哪几个抗震设防类别? 甲:高于本地区设防烈度,属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙:按本地区设防烈度,属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑 丙:除甲乙丁外的一般建筑 丁:属抗震次要建筑,一般仍按本地区的设防烈度 9. 下列高层建筑需要考虑竖向地震作用。 (D A 8°抗震设计时 B 跨度较大时 C 有长悬臂构件时 D 9°抗震设计 10. 什么样的高层建筑结构须计算双向水平地震作用下的扭转影响? 对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过 100m 的高层建筑结构 11. 结构的自振周期越大,结构的刚度越 _小_,结构受到的地震作用越 _小_。 12. 高层建筑设计一般要限制结构的高宽比(H/B ,为什么?房屋高度 H 是如何计算的? 高层建筑设计中,除了要保证结构有足够的承载力和刚度外,还要注意限制位移 的大小,一般将高层建筑结构的高宽比 H/B控制在 6以下。详细参考 P26表 2.2 房屋高度指室外地面至主要屋面的高度,不包括局部突出屋面部分的高度,而房屋宽度指所考虑方向的最小投影宽度。 13. 高层建筑结构设计采用的三个基本假定是什么? 弹性变形假定
钢结构工程学习小节 钢结构就是指用钢板与热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成得能承受与传递荷载得结构形式。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”三个方面发展得独特优势，在全球范围内，特别就是发达国家与地区，钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛得应用。钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构与桥梁结构五大子类，钢结构在各项工程建设中得应用极为广泛，如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑与塔轨机构等。根据每平米用钢量及主要构件钢板厚度，钢结构有轻钢与重钢之分，轻钢结构住宅得墙体主要由墙架柱、墙顶梁、墙底梁、墙体支撑、墙板与连接件组成。钢结构与其它建设相比，在使用中、设计、施工及综合经济方面都具有优势，造价低，可随时移动，钢结构与普通钢筋混凝土结构相比，其匀质、高强、施工速度快、抗震性好与回收率高等优越性，钢比砖石与砼得强度与弹性模量要高出很多倍，因此在荷载相同得条件下，钢构件得质量轻。从被破坏方面瞧，钢结构就是在事先有较大变形预兆，属于延性破坏结构，能够预先发现危险，从而避免。 钢结构工程优点 抗震性：低层别墅得屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用得就是由冷弯型钢构件做成得三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固得“板肋结构体系”，这种结构体系有着更强得抗震及抵抗水平荷载得能力，适用于抗震烈度为八度以上得地区。 抗风性：型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅就是砖混结构得五分之一，可抵抗每秒七十米得飓风，使生命财产能得到有效得保护。 耐久性：轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造，有效避免钢板在施工与使用过程中得锈蚀得影响，增加了轻钢构件得使用寿命。结构寿命可达一百年。 保温性：采用得保温隔热材料以玻纤棉为主，具有良好得保温隔热效果。用以外墙得保温板，有效得避免墙体得“冷桥”现象，达到了更好得保温效果。 隔音性：隔音效果就是评估住宅得一个重要指标，轻钢体系安装得窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达四十分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成得墙体，其隔音效果可高达六十分贝。 健康性：干作业施工，减少废弃物对环境造成得污染，房屋钢结构材料可完全回收，其她配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。 舒适性：轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动得空气间，保证屋顶内部得通风及散热需求。 快捷：全部干作业施工，不受环境季节影响。 环保：材料可回收，真正做到绿色无污染。 节能：全部采用高效节能墙体，保温、隔热、隔音效果好，可达到50%得节能标准。
西南交大-结构抗震及高层建筑-离线作业
2015—2016年第1学期离线作业 科目：结构抗震及高层建筑 姓名： XX 学号： XX 专业：土木工程（工民建）
西南交通大学远程与继续教育学院 直属学习中心 结构抗震及高层建筑第1次作业（主观题） 三、主观题(共13道小题) 16. 在框架－剪力墙结构体系中，如结构刚度特征值很大，则其性能趋近于（框架）结构。 17. 在框架－剪力墙结构体系中，如结构刚度特征值很小，则其性能趋近于（剪力墙）结构。 18. 高层结构平面布置时，应使其平面的质量中心和刚度中心尽可能靠近，以减少（扭转效应）。 19. 在地震区须设伸缩缝、沉降缝、防震缝的房屋，缝宽均按（防震缝缝宽）考虑。 20. 用手算方法计算框架在水平荷载作用下的内力时，一般可采用（反弯点和D值）法。 21. 高层建筑结构设计有哪些特点？ ①水平荷载成为设计的主要荷载和决定因素； ②侧向变形成为设计的主要矛盾和控制指标；③层数较多时，构件轴向变形的影响不容忽略；④结构延性成为设计的重要指标。
22. 多层及高层建筑钢筋混凝土结构有哪几种主要体系？ 有框架、剪力墙、框架，剪力墙（筒体）、筒中筒、成束筒、巨形框架等 23. 在进行高层建筑结构的平面布置时应注意什么？ 应注意：①有利于抵抗水平和竖向荷在；②受力明确，传力路径清楚；③形状简单、规则、对称； ④尽量使刚度对称，以减小扭转的影响 24. 高层建筑设计中，应遵循什么基本原则来处理变形缝的设置？ 在高层建筑中设置变形缝会给结构及建筑设计带来困难，并增加造价和施工复杂性，因此尽量不设缝，而采取各种措施来解决好沉降不均匀、温度收缩应力或体型复杂等问题 25. 高层建筑设计中，可采取哪些措施以使高层部分与裙房部分不设沉降缝？ ①采用桩基或采取减少沉降的有效措施，使沉降差降低在允许范围内；②主楼与裙楼采用不同的基础形式，并宜先施工主楼，后施工裙房，调整土压力使后期沉降基本接近；③地基承载力较高、沉降计算较为可靠时，主楼与裙楼的标高预留沉降差，待沉降基本稳定后再连为整体，使两者标高最后保持基本一致 26. 框－剪结构中剪力墙布置要点什么？ 剪力墙布置要点：剪力墙宜对称布置；剪力墙应贯通全高；在层数不多时，剪力墙可做成T形或L形等；剪力墙靠近结构外围布置；剪力墙的间距不应过大 27. 有一正方形截面的钢筋混凝土框架柱，抗震等级为三级，柱底截面的内力设计值N＝6300kN，M=1260kN-m，采用对称配筋，混凝土强度等级C40，
结构抗震性能设计解读 结构抗震性能设计解读 【摘要】对结构抗震性能设计中的4个结构抗震性能目标和5种结构抗震性能水准进行深入解读，对不同的结构抗震性能水准提出对应的计算、设计方法及注意事项。 【关键词】抗震性能化设计；抗震性能水准；弹塑性分析；加速度反应谱；时程分析 中图分类号： TU352.1+1文献标识码： A 0 引言：我国建筑抗震设计主要以下三部分组成：一、规范限定的适用条件；二、结构和构件的计算分析；三、结构和构件的构造要求。对于一个建筑物的抗震设计，当满足以上三部分要求时，就是符合规范的设计；当不满足第一部分要求时，就被称为“超限”工程，需要采取比第二、三部分更严格的计算和构造，以证明该建筑可以达到抗震设防目标。结构抗震性能设计着重于通过现有手段（计算及构造措施），是解决“超限”结构在中震和大震下的结构计算和设计的一种基本方法。结构抗震性能设计实现了结构抗震设计从宏观性的目标向具体量化的多重目标过度。 1 地震作用：由于建筑结构抗震设计是一个十分复杂的问题，有许多难点，例如：地震地面运动的不确定性；抗震设防水准及对地震作用的预估；地震作用下结构反应分析的正确性；对影响结构抗震性能因素的认识及所采取措施的有效性等。当前世界各国的建筑抗震设计主要采用以下两种方法。 （1）拟静力法---加速度反应谱法。它将影响地震作用大小和分布的各种因素通过加速度反应谱曲线予以综合反映，建筑结构抗震设计时利用反应谱得到地震影响系数，进而得到作用于建筑物的拟静力的水平地震作用。此理论接受度比较高，适用于大部分结构；由于此方法存在一定的不足，因此不太适用于“超限”结构的抗震设计。 （2）直接动力法---时程分析法。此方法根据建筑物所在地区的基本烈度、设计分组的判断估计、建筑物所在场地的类别，选择适
第四章抗震性能设计 4.2b 综述适用于钢构件、钢节点、钢连接的几种滞回模型和损伤指数。（重点阐述有关钢结构的内容) 答： 1、滞回模型 （1）钢构件的滞回模型： a、轴心受力构件 反复荷载作用下轴心受力钢构件滞回模型 b、受弯构件
反复荷载作用下受弯钢构件的滞回模型 c、钢板 反复荷载作用下受弯钢构件板的滞回模型 （2）钢连接的几种滞回模型 线性模型非线性模型
（3）钢节点的滞回性能模型 反复荷载作用下受弯钢节点的几种滞回模型 2、损伤指数综述 为了定量描述结构防止在地震中倒塌的安全度，提出了损伤指数的概念。对结构在其寿命周期内所能承受的地震破坏总量的预测由损伤指数(Damage Index)控制，而损伤指数由刚度、强度和延性确定。对于其中的延性而言，损伤指数分别从构件级别、楼层级别和整体结构级别代表了塑性铰的塑性转动能力。 （1）构件损伤指数 可以由所需塑性转动能力和可提供的塑性主动能力之间的比值计算得出。 a dm I θθ/r （2）楼层损伤指数 代表了楼层抵御地震破坏的能力： （3）整体损伤指数 描述整个结构的损伤指数，包括地震作用下的结构整体性能。
4.3c综述屈曲约束支撑(无粘结支撑、防屈曲支撑)的特点、类型、设计要点以及国内外最新研究进展和工程应用现状。答： 1、特点 在普通支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束支撑。屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，因而，屈曲约束支撑的滞回性能优良。 .屈曲约束支撑与普通支撑滞回性能对比 优点： （1）承载力与刚度分离 普通支撑因需要考虑其自身的稳定性，使截面和支撑刚度过大，从而导致结构的刚度过大，这就间接地造成地震力过大，形成了不可避免的恶性循环。选用防屈曲支撑，即可避免此类现象，在不增加结构刚度的情况下满足结构对于承载力的要求。 （2）承载力高 抗震设计中，普通支撑和屈曲约束支撑的轴向承载力设计值为：
—年第学期 离线作业 科目：结构抗震及高层建筑 姓名： 学号： 专业：土木工程（工民建） 西南交通大学远程与继续教育学院 直属学习中心
结构抗震及高层建筑第次作业（主观题） 三、主观题(共道小题) .在框架－剪力墙结构体系中，如结构刚度特征值很大，则其性能趋近于（框架）结构。 .在框架－剪力墙结构体系中，如结构刚度特征值很小，则其性能趋近于（剪力墙）结构。 .高层结构平面布置时，应使其平面的质量中心和刚度中心尽可能靠近，以减少（扭转效应）。 .在地震区须设伸缩缝、沉降缝、防震缝的房屋，缝宽均按（防震缝缝宽）考虑。 .用手算方法计算框架在水平荷载作用下的内力时，一般可采用（反弯点和值）法。 .高层建筑结构设计有哪些特点？ ①水平荷载成为设计的主要荷载和决定因素；②侧向变形成为设计的主要矛盾和控制指标；③层数较多时，构件轴向变形的影响不容忽略；④结构延性成为设计的重要指标。 .多层及高层建筑钢筋混凝土结构有哪几种主要体系？ 有框架、剪力墙、框架，剪力墙（筒体）、筒中筒、成束筒、巨形框架等 .在进行高层建筑结构的平面布置时应注意什么？ 应注意：①有利于抵抗水平和竖向荷在；②受力明确，传力路径清楚；③形状简单、规则、对称；④尽量使刚度对称，以减小扭转的影响 .高层建筑设计中，应遵循什么基本原则来处理变形缝的设置？ 在高层建筑中设置变形缝会给结构及建筑设计带来困难，并增加造价和施工复杂性，因此尽量不设缝，而采取各种措施来解决好沉降不均匀、温度收缩应力或体型复杂等问题 .高层建筑设计中，可采取哪些措施以使高层部分与裙房部分不设沉降缝？ ①采用桩基或采取减少沉降的有效措施，使沉降差降低在允许范围内；②主楼与裙楼采用不同的基础形式，并宜先施工主楼，后施工裙房，调整土压力使后期沉降基本接近；③地基承载力较高、沉降计算较为可靠时，主楼与裙楼的标高预留沉降差，待沉降基本稳定后再连为整体，使两者标高最后保持基本一致.框－剪结构中剪力墙布置要点什么？ 剪力墙布置要点：剪力墙宜对称布置；剪力墙应贯通全高；在层数不多时，剪力墙可做成形或形等；剪力墙靠近结构外围布置；剪力墙的间距不应过大 .有一正方形截面的钢筋混凝土框架柱，抗震等级为三级，柱底截面的内力设计值＝，，采用对称配筋，混凝土强度等级，，钢筋为级，，轴压比限值[]，请根据轴压比限值初步确定此框架柱的截面尺寸。 为满足框架柱抗震设计的轴压比要求： 由≤[ μ ] 可得到：≥ [ μ ] × ≈
浅谈高层钢结构抗震措施 【摘要】随着城市建设的发展，钢结构在高层建筑中的应用越来越广泛，因为高层钢结构抗震性能卓越，材料强度、延性良好，施工便利，便于回收，能够可持续利用，空间使用率高、有效节省土地以及节能、降耗等特点。本文主要从高层钢结构的抗震性能及措施进行探讨。 【关键词】高层建筑钢结构抗震 【 abstract 】 with the development of urban construction, steel structures in high-rise building more and more wide application, for high-rise steel structure seismic performance is remarkable, material strength and ductility is good, construction is convenient, easy recycling, able to sustainable use, the space utilization rate is high, effectively save the land and energy saving, consumption reduction etc. characteristics. this article mainly from the high-rise steel structure seismic performance and measures are discussed. 【 key words 】 high-rise； steel structure； seismic 中图分类号：[tu208.3] 文献标识码：a文章编号： 前言 我国地处地震带附近，地质灾害影响特别大，而地震对不同的结构产生着不同的影响，不同的结构在地震中的破坏程度和形式也
抗震性能设计 一、规范规定 《建筑抗震设计规范统一培训教材》中指出： 抗震性能化设计仍然是以现有的抗震科学水平和经济条件为前提的，一般需要综合考虑使用功能、设防烈度、结构的不规则程度和类型、结构发挥延性变形的能力、造价、震后的各种损失及修复难度等等因素。不同的抗震设防类别，其性能设计要求也有所不同。 鉴于目前强烈地震下的结构非线性分析方法的计算模型和计算参数的选用尚存在不少经验因素，缺少从强震记录、设计施工资料到设计震害的详细验证，对结构性能的判断难以十分准确，因此在性能设计指标的选用中宜偏于安全一些。 建筑的抗震性能化设计，立足于承载力和变形能力的综合考虑，具有很强的针对性和灵活性。针对具体工程的需要和可能，可以对整个结构、也可以对某些部位或关键构件，灵活运用各种措施达到预期的性能目标——着重提高抗震安全性或满足使用功能的专门要求。 例如，可以根据楼梯间作为“抗震安全岛”的要求，提出确保大震下楼梯间具有安全避难通道的具体目标和性能要求；可以针对特别不规则、复杂建筑结构的具体情况，对抗侧力结构的水平构件和竖向构件分别提出相应的性能目标，提高其整体或关键部位的抗震安全性；对于地震时需要连续工作的机电设备，其相关部位的层间位移需满足设备运行所需的层间位移限值的专门要求；其他情况，可对震后的残余变形提出满足设施检修后运行的位移要求，也可提出大震后可修复运行的位移要求。建筑构件采用与结构构件柔性连接，只要可靠拉结并留有足够的间隙，如玻璃幕墙与钢框之间预留变形缝隙，震害经验表明，幕墙在结构总体安全时可以满足大震后继续使用的要求。还可以提高结构在罕遇地震下的层间位移控制值，如国外对抗震设防类别高的建筑，其弹塑性层间位移角比普通建筑的规定值减少 20%~50%。 《抗震规范》附录M对结构抗震性能设计的不同要求做了规定，分别给出在设防烈度地震、罕遇地震时，按照设计值和规范值进行计算的相关公式。 《高规》3.11节最先提出结构抗震性能设计分为1、2、3、4、5五个性能水准，并对每一个性能设计水准规定了具体的计算公式和方法。 《广东高规》3.11节对《高规》的五个性能设计水准给出了更明确的计算公式，比如《广东高规》规定了不同性能水准下的构件重要性系数及承载力利用系数，特别是《广东高规》对第3、第4、第5性能设计水准不再像《高规》那样提出“应进行弹塑性计算分析”的要求，明确了可按线弹性有限元计算出的内力位移进行性能设计的公式，这些规定便于软件实现，使软件可以直接利用线弹性有限元结果进行性能设计。 《上海抗规》附录L对抗震性能化设计做了规定。 二、软件实现 抗震性能设计的计算参数如图3.9.1所示。
钢结构与钢筋混凝土结构抗震优势比较 支架对于我们来说并不陌生，在生活的每个角落，只要你稍加注意，就会有支架的出现，下面南通正道就详细为你介绍一下钢结构与钢筋混凝土结构抗震优势比较。 一、材料分析比较 “地震力”是惯性力，混凝土结构质量大，惯性力大；钢结构质量小，惯性小。所以在相同的地震作用下，混凝土结构受到很大的力，钢结构受到的力小。这是外因。 内因，钢结构材料强度高，耗能强，是延性材料，有屈服台阶，通过包络曲线来耗能。而混凝土是脆性材料！ 钢结构所用的是钢材最低是用Q235，大部分的钢结构材料用的都是Q345。钢结构的阻尼比一般在0.01－0.02之间，钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03－0.08之间。阻尼比小，在地震力作用下，变形大，因为钢结构韧性好，通过变形消耗地震能量，且容易恢复。钢结构较为柔软主要通过弹塑性变形吸收能量，较混凝土而言脆断的可能性低得多，一般认为10层以下的钢结构建筑物基本不会发生倒塌事故。 二、结构设计计算方式分析 钢结构采用弹性理论设计的，其构件能够在地震小幅度变形后再恢复；而钢筋混凝土结构是刚性理论设计的，不能变形，就不能吸收地震的能量。跨度越大越实惠，可回收，环保符合绿色建筑理念 由于钢材塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，其次钢材匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定，因此，钢结构的抗震性能比钢筋混凝土结构的抗震性能好。 三、模型分析 两种结构在相同的荷载作用下，钢结构沿1、2、3轴的位移分别是0.00919mm、-0.00570 mm、-15746 mm。钢筋混凝土沿1、2、3轴的位移分别是0.00909mm、-0.00909 mm、-0.15255mm。从模型位移分析里看，加上钢结构震后快速恢复的特点，而混凝土结构属于刚性结构，变形后不可恢复原形，从而钢结构在抗震的方面要优于钢筋混凝土结构四、综合分析
影响建筑抗震性能的因素： 第一，房屋建筑抗震性能首先取决于建筑的抗震设防标准。 不仅仅是取决于建筑的抗震设防标准，还要严格的遵循建筑抗震设计规范。国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度，这是各地区抗震设计的基本参数，主要代表地面加速度的大小。对具体房屋，需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准，即确定设计烈度和抗震等级。对一般建筑，设计烈度就是本地区设防烈度。设计烈度愈高，抗震能力愈强，但建筑造价也愈高。 第二，房屋结构的抗震性能与合理的抗震设计密切相关。 抗震设计就是要选择合适的结构形式，确定合理的抗震措施，保证结构的抗震性能，确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架-核心筒或框架-剪力墙结构，具有较好的强度和变形能力，抗震性能相对较好。因此，无论板式住宅还是点式住宅，只要设计合理，都可满足抗震要求。多层住宅大部分采用砖混结构，目前多采用现浇楼板，并采取设构造柱和圈梁等抗震措施，或者采用框架结构，大大增强了抗震能力。 第三，房屋抗震性能还与施工质量等其他因素有关。 在建筑房屋是还应加强施工质量监督、规范，对建筑的使用管理是十分必要的。 建筑抗震设防分类和设防标准 3.1.1 建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。 3.1.2 建筑抗震设防类别的划分，应符合国家标淮《建筑抗震设防分类标淮》GB50223的规定。 3.1.3 各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求： 1 甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为 6～8 度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为 9 度时，应符合比 9 度抗震设防更高的要求。
高层建筑结构与抗震综合练习及参考答案（2） 一、选择题 1．（）具有强度高、构件断面小、自重轻、延性及抗震性能好等优点。 A．钢筋混凝土结构B．钢结构 C．钢——钢筋混凝土组合结构D．砌体结构 2．（）在自身平面内的刚度大、强度高、整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能较强。其局限性在于平面布置不灵活，自重也比较大。目前我国10～30层的高层住宅大多采用这种结构体系。 A．框架结构体系B．剪力墙结构体系 C．框架——剪力墙结构体系D．筒体结构体系 3．剪力墙结构不适用于（）建筑。 A．高层住宅B．高层旅馆 C．高层公寓D．高层大空间工业厂房 4．随着房屋高度的增加，（）产生的内力越来越大，会直接影响结构设计的合理性、经济性，成为控制荷载。 A．结构自重和楼（屋）盖上的均布荷载B．风荷载和地震作用 C．结构自重和地震作用D．结构自重和风荷载 5.我国颁布的建筑抗震规范(GBH11-89)提出的抗震设防目标为：（）。 A．三水准两阶段B．三水准三阶段 C．两水准三阶段D．单水准单阶段 6．结构计算中如采用刚性楼盖假定，相应地在设计中不应采用（）。 A．装配式楼板B．现浇钢筋混凝土楼板 C．装配整体式楼板D．楼板局部加厚、设置边梁、加大楼板配筋等措施 7．高层多跨框架在水平集中力作用下的弯矩图（）。 A．各杆均为直线B．柱为直线，梁为曲线 C．柱为曲线，梁为直线D．各杆均为曲线
8．在水平荷载作用下的总侧移，可近似地看作（ ）。 A ．梁柱弯曲变形 B ．柱的轴向变形 C ．梁柱弯曲变形和柱的轴向变形的叠加 9．剪力墙设计时应首先判断它属于哪一种类型，当满足（ ）时，按小开口整体墙计算。 I ．10≥α II ．ξ≤J J n / III ．洞口面积与剪力墙立面总面积之比不大于0.15 IV ．洞口净距及孔洞至墙边的净距大于洞口的长边尺寸 A ．I+II B ．I C ．II D ．III+IV 10．无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超过墙体面积的（ ），且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体的影响，这种墙体称为整体剪力墙 A ．5% B ．10% C ． 15% D ．25% 11．在水平荷载作用下，（ ）的变形曲线称为弯剪型曲线。 A ．框架 B ．剪力墙 C ．框架——剪力墙 D ．筒体 12．框架—剪力墙结构的剪力分布的特点之一是，框架剪力与剪力墙剪力的分配比例随截面所在位置的不同而不断变化。其中（ ）。 A ． 剪力墙在下部受力较大，而框架在上部受力较大 B ． 剪力墙在下部受力较大，而框架在中部受力较大 C ． 剪力墙在下部受力较小，而框架在中部受力较大 D ． 剪力墙在下部受力较小，而框架在上部受力较大 13．框架中允许梁端出现塑性铰，对于现浇框架，支座弯矩的调幅系数采用（ ）。 A ． 0.6—0.7 B ． 0.7—0.8 C ． 0.8—0.9 14．为体现“强梁弱柱”的设计原则，三级抗震等级框架柱端弯矩应大于等于同一节点左、右梁端弯矩设计值之和的（ ）。 A ． 1.10倍 B ． 1.15倍
钢结构与钢筋混凝土结构抗震优势比较 一、材料分析比较 “地震力”是惯性力，混凝土结构质量大，惯性力大；钢结构质量小，惯性小。所以在相同的地震作用下，混凝土结构受到很大的力，钢结构受到的力小。这是外因。 内因，钢结构材料强度高，耗能强，是延性材料，有屈服台阶，通过包络曲线来耗能。而混凝土是脆性材料！ 钢结构所用的是钢材最低是用Q235，大部分的钢结构材料用的都是Q345。钢结构的阻尼比一般在0.01－0.02之间，钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03－0.08之间。阻尼比小，在地震力作用下，变形大，因为钢结构韧性好，通过变形消耗地震能量，且容易恢复。钢结构较为柔软主要通过弹塑性变形吸收能量，较混凝土而言脆断的可能性低得多，一般认为10层以下的钢结构建筑物基本不会发生倒塌事故。 二、结构设计计算方式分析 钢结构采用弹性理论设计的，其构件能够在地震小幅度变形后再恢复；而钢筋混凝土结构是刚性理论设计的，不能变形，就不能吸收地震的能量。跨度越大越实惠，可回收，环保符合绿色建筑理念 由于钢材塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，其次钢材匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学
的基本假定，因此，钢结构的抗震性能比钢筋混凝土结构的抗震性能好。 三、模型分析 1、钢结构在荷载作用下的位移变形 2、混凝土在相同荷载作用下的位移变形 荷载表格 2层梁恒载 2层楼板活 荷载 2层楼板恒荷载 屋顶板活荷载 屋顶板横荷载 屋顶梁恒载 10KN/M2 3KN/M2 3KN/M2 3KN/M2 5KN/M2 5KN/M2
以上结构为钢结构和钢筋混凝土结构模型，两种结构在相同的荷载作用下，钢结构沿1、2、3轴的位移分别是0.00919mm、-0.00570 mm、-15746 mm。钢筋混凝土沿1、2、3轴的位移分别是0.00909mm、-0.00909 mm、-0.15255mm。从模型位移分析里看，加上钢结构震后快速恢复的特点，而混凝土结构属于刚性结构，变形后不可恢复原形，从而钢结构在抗震的方面要优于钢筋混凝土结构。 四、综合分析 从两种结构的材料分析和设计计算方式比较，模型分析比较，能很