抗震設(shè)計方法

1、目錄1. 抗震設(shè)計方法 11.1 結(jié)構(gòu)抗震計算內(nèi)容 11.2 地震的作用、作用效應(yīng)特點(diǎn)及分析方法 11.3 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法 11.3.1 振型分解反應(yīng)譜法 11.3.2 底部剪力法 21.3.3 動力時程分析方法 31.3.4 靜力彈塑性分析方法 42. 建筑抗震設(shè)計 52.1兩階段設(shè)計方法 62.2抗震性能化設(shè)計方法 7性能化設(shè)計要求 7性能化設(shè)計的計算要求 83. 多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計 83.1層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋主要震害特征 83.2多高層鋼結(jié)構(gòu)選型與布置 83.3多高層鋼結(jié)構(gòu)抗震計算及設(shè)計 9計算模型 9鋼梁、鋼柱抗震設(shè)計的原則 11 連接抗震設(shè)計的原則 111. 抗震設(shè)計

2、方法1.1結(jié)構(gòu)抗震計算內(nèi)容在抗震設(shè)防區(qū)建造建筑物時，必須考慮地震對結(jié)構(gòu)的影響，并對其進(jìn)行抗震設(shè)計。抗震設(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)形式、布置等初步確定后，一般應(yīng)進(jìn)行抗震計算，結(jié)構(gòu)抗震計算包括以下三方面內(nèi)容。(1) 結(jié)構(gòu)所受到的地震作用及其作用效應(yīng)（包括彎矩、剪力、軸力和位移）的計算。(2) 將地震作用效應(yīng)與其他荷載作用如結(jié)構(gòu)的自重、樓屋面的可變荷載、風(fēng)荷載等效應(yīng)進(jìn)行組合，確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最不利內(nèi)力。(3) 進(jìn)行結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面抗震能力計算及抗震極限狀態(tài)設(shè)計復(fù)核，使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件滿足抗震承載力與變形能力等要求。1.2 地震的作用、作用效應(yīng)特點(diǎn)及分析方法當(dāng)?shù)卣饡r地面反復(fù)晃動使地面產(chǎn)生加速度運(yùn)動并強(qiáng)迫建筑物產(chǎn)生相應(yīng)的加速

3、度，這時，相當(dāng)于有一個與加速度相反的慣性力即地震作用。地震作用于結(jié)構(gòu)自重或活荷載等靜態(tài)作用不同，它是一種動態(tài)作用，與結(jié)構(gòu)所在地區(qū)場地的地震動特性和結(jié)構(gòu)動力特性有關(guān)。地震作用在空間和時間上的隨機(jī)性很大，每次地震發(fā)生的時間較短，因此地震作用是一個隨機(jī)過程。根據(jù)超越概率的大小，可分為多遇地震作用和罕遇地震作用等，多遇地震作用為可變作用，其抗震設(shè)計屬于短暫設(shè)計狀況，罕遇地震為偶然作用，其抗震設(shè)計狀態(tài)屬于偶然狀況。地震作用效應(yīng)是指由地震動引起結(jié)構(gòu)每一個瞬時內(nèi)力或應(yīng)力、瞬時應(yīng)變或位移、瞬時運(yùn)動加速度、速度等。由于地震作用效應(yīng)是一種隨時間快速變化的動力作用，故又稱地震反應(yīng)。與地震作用類似，地震反應(yīng)也是一個隨

4、機(jī)過程。靜態(tài)作用往往比較直觀，一般可按有關(guān)規(guī)定較方便地計算得到，靜態(tài)作用的效應(yīng)可按有關(guān)靜力學(xué)方法計算，靜力解只有一個。而地震作用及其效應(yīng)的分析屬結(jié)構(gòu)動力學(xué)范疇，需確定運(yùn)動微分方程并求解，其中地震激勵輸入時通過結(jié)構(gòu)物的底部地基基礎(chǔ)向上部結(jié)構(gòu)傳遞，地震動輸入是一個動力過程，所得地震反應(yīng)是一時間歷程。地震作用及其效應(yīng)的分析方法有動力分析法和反應(yīng)譜法兩類。動力分析法需以結(jié)構(gòu)和地震動輸入為基礎(chǔ)，建立動力模型和運(yùn)動微分方程，用動力學(xué)理論計算地震動過程中結(jié)構(gòu)反應(yīng)的時間歷程，又稱時程分析法。反應(yīng)譜法是以線彈性理論為基礎(chǔ)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的動力特性并利用地震反應(yīng)譜曲線計算振型地震作用，再按靜力方法求振型內(nèi)力和變形。反應(yīng)

5、譜法按分析所采用的振型多少又分為振型分解反應(yīng)譜法和底部剪力法。其中振型分解反應(yīng)譜法考慮的振型較多，計算精度較高，適用于大多結(jié)構(gòu)，底部剪力法僅考慮一個基本振型或前兩個振型，適用于較低的簡單結(jié)構(gòu)。1.3 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法在實際的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，少數(shù)結(jié)構(gòu)可簡化為單自由度體系外，大量的建筑結(jié)構(gòu)都應(yīng)簡化為多自由度體系。在單向水平地震作用下，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法有振型分解反應(yīng)譜法、底部剪力法、動力時程分析方法以及非線性靜力分析等方法。1.3.1 振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法基本概念是：假定結(jié)構(gòu)為多自由度彈性體系，利用振型分解和振型的正交性原理，將n個自由度彈性體系分為n個等效單自由度彈性體系，

6、利用設(shè)計反應(yīng)譜得到每個振型下等效單自由度彈性體系的效應(yīng)，再按一定的法則將每個振型的作用效應(yīng)組合成總的地震效應(yīng)進(jìn)行截面抗震驗算。(1) 多自由度彈性體系的運(yùn)動方程多自由度彈性體系在水平地震作用下的變形如圖所示。有運(yùn)動方程：（）對于一個n質(zhì)點(diǎn)的彈性體系，可以寫出n個類似于式（）的方程，將組成一個由n個方程組成的微分方程組，其矩陣形式為：)式中M體系質(zhì)量矩陣;K體系剛度矩陣;C阻尼矩陣，一般采用瑞雷阻尼2）振型的正交性多自由度彈性體系自由振動時，各振型對應(yīng)的頻率各不相同，任意兩個不同的振型之間存在正交性。利用振型的正交性原理可以大大簡化多自由度彈性體系運(yùn)動微分方程組的求解。包括三類正交性：質(zhì)量矩陣的

7、正交性： 剛度矩陣的正交性： 阻尼矩陣的正交性： 3）振型分解運(yùn)用振型正交性，對式進(jìn)行化簡展開后可得到n個獨(dú)立的二階微分方程，對于第j振型，可寫為：（）引入廣義質(zhì)量、廣義剛度和廣義阻尼的概念后，式可視為單自由度體系運(yùn)動微分方程進(jìn)行計算4）多自由度彈性體系的地震作用效應(yīng)組合由于各振型作用效應(yīng)的最大值并不出現(xiàn)在同一時刻，因此如果直接由各振型最大反應(yīng)疊加估計體系最大反應(yīng)，其結(jié)果顯然偏大，這會過于保守。通過隨機(jī)振動理論分析，得出采用平方和開方的方法（SRSS）法估計平面結(jié)構(gòu)體系最大反應(yīng)可獲得較好的結(jié)果，即：)1.3.2 底部剪力法用振型分解反應(yīng)譜法計算多自由度結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)時，需要計算體系的前幾階

8、振型和自振頻率，對于建筑物層數(shù)較多時，用手算就比較繁瑣。理論分析研究表明：當(dāng)建筑物高度不超過40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿剛度分布比較均勻、結(jié)構(gòu)振動以第一振型為主且第一振型接近直線（見圖）時，該類結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)可采用底部剪力法。1） 底部剪力法的計算（）式中對應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自珍周期的水平地震影響系數(shù)結(jié)構(gòu)的總重力總荷載代表值為高振型影響系數(shù)，經(jīng)過大量計算結(jié)果統(tǒng)計分析表明，當(dāng)結(jié)構(gòu)體系各質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量和層高大致相同時，有：對于單自由度體系。q=1；對于多自由度體系，取0.750.9，抗震規(guī)范取0.85.2） 水平地震作用分布 圖 簡化的第一振型根據(jù)底部剪力法的適用條件，結(jié)構(gòu)第一振型為主且接近直線，即任

9、意質(zhì)點(diǎn)的第一振型位移與其所處高度成正比。則可推得各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用：（）1.3.3 動力時程分析方法動力時程分析方法是將結(jié)構(gòu)作為彈性或彈塑性振動系統(tǒng)，建立振動系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程，直接輸入地面加速度時程，對運(yùn)動微分方程直接積分，從而獲得振動體系各質(zhì)點(diǎn)的加速度、速度、位移和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的時程曲線。時程分析方法是完全動力方法，可以得出地震時程范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)體系各點(diǎn)的反應(yīng)時間歷程，信息量大，精度高；但該法計算工作量大，且根據(jù)確定的地震動時程得出結(jié)構(gòu)體系的確定反應(yīng)時程，一次時程分析難以考慮不同地震時程記錄的隨機(jī)性。時程分析方法分為振型分解法和逐步積分方法兩種。振型分解法利用了結(jié)構(gòu)體系振型的正交性，但僅適用于結(jié)構(gòu)

10、彈性地震反應(yīng)分析；而逐步積分方法既適用于結(jié)構(gòu)彈性地震反應(yīng)分析，也適用于結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)分析。結(jié)構(gòu)時程分析時，需要解決結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的確定、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的滯回模型、輸入地震波的選擇和數(shù)值求解方法的確定。1） 結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型結(jié)構(gòu)動力時程分析模型可以分為材料層次的實體分析模型和構(gòu)件層次的簡化分析模型。材料層次的實體分析模型以結(jié)構(gòu)中各材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線為基礎(chǔ)，而構(gòu)件層次的簡化分析模型以構(gòu)件的力-變形關(guān)系曲線為基礎(chǔ)。圖1.3.3 簡化分析模型構(gòu)件層次的簡化分析模型常用的有層模型和桿模型兩種，如圖所示。層模型假定結(jié)構(gòu)質(zhì)量集中于樓面和屋面處，且計算中僅考慮層間變形，適用于砌體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)梁弱柱型框架結(jié)構(gòu)。桿

11、模型以桿件為基本計算單元，計算結(jié)果比較精確，適用于強(qiáng)柱弱梁性框架結(jié)構(gòu)，也適用于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。2） 輸入地震波的選擇根據(jù)我國抗震規(guī)范規(guī)定：采用時程分析時，應(yīng)按建筑物場地類別和設(shè)計地震分組選用實際強(qiáng)震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，其中實際強(qiáng)震記錄的數(shù)量不應(yīng)少于總數(shù)的2/3，多組時程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符，其加速度時程的最大值可按表采用。表1.3.1 時程分析所用地震加速度時程的最大值 單位:cm/s2為考慮地震波的隨機(jī)性，時程分析時應(yīng)選用多條地震波進(jìn)行計算結(jié)構(gòu)反應(yīng)，當(dāng)取3組加速度時程曲線輸入時，計算結(jié)果宜取時程法的包絡(luò)值和振型分

12、解法的較大值；當(dāng)取7組及7組以上的時程曲線時，計算結(jié)果可取時程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值。彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)反應(yīng)譜法計算結(jié)果的65%，多條時程曲線計算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的80%3） 數(shù)值求解方法根據(jù)結(jié)構(gòu)體系的運(yùn)動方程，將地震作用持續(xù)時間劃分為微小時段（通常稱為時間步長），通過上述可計算每一步的位移增量，與前一步的位移反應(yīng)疊加可得當(dāng)前步的位移反應(yīng)，將其作為后一步的初始值，依此類推可得出全部時程的反應(yīng)值，稱之為逐步積分方法。對增量動力方程解憂不同的求解方法，如線性加速度法，平均加速度法，紐馬克法、威

13、爾遜法等.1.3.4 靜力彈塑性分析方法由于時程分析法都夠計算地震反應(yīng)全過程中各時刻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形形態(tài)，給出結(jié)構(gòu)的開裂和屈服順序，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力和彈塑性變形集中的部位，從而判斷結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制、薄弱環(huán)節(jié)及可能的破壞類型，因此被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)彈塑性分析的最可靠方法。目前，對一些特殊的、復(fù)雜的重要結(jié)構(gòu)越來越多地利用時程分析方法進(jìn)行計算分析，許多國家已將其納入規(guī)范。但是時程分析法分析技術(shù)復(fù)雜、計算耗時，計算工作量大、結(jié)果處理繁雜，因此在實際工程抗震設(shè)計中該方法通常僅限于理論研究中，并沒有得到廣泛應(yīng)用。鑒于此，尋求一種簡化的評估方法，能在某種程度上近似地反映結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的彈塑性性能，這將具有一定的應(yīng)用價值。

14、靜力彈塑性分析方法（POA）作為一種結(jié)構(gòu)非線性響應(yīng)的簡化計算方法，近年來引起了廣大學(xué)者和工程設(shè)計人員的關(guān)注。POA方法比較符合基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計概念。POA方法的目標(biāo)是獲得彈性反應(yīng)譜法或動力分析法所不能得到的某些結(jié)構(gòu)響應(yīng)特征，即獲得在可能遭遇的地震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力、結(jié)構(gòu)整體或局部變形等。POA方法的主要用途為：估計重要單元的變形能力，暴露設(shè)計中潛在的薄弱環(huán)節(jié)，找到結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形的部位，估計結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性等。這種方法在現(xiàn)階段比較現(xiàn)實，也易于被工程設(shè)計人員所掌握，可以從微觀和宏觀上了解結(jié)構(gòu)彈塑性性能，得到有用的靜力分析結(jié)果。POA方法基本步驟如下:假定沿結(jié)構(gòu)高度分布的水平荷載形式，將荷載

15、施加于結(jié)構(gòu)上，逐漸增大荷載，使結(jié)構(gòu)由彈性工作狀態(tài)開始，經(jīng)歷開裂、屈服，最終達(dá)到目標(biāo)位移，最后可以得到結(jié)構(gòu)底部剪力，頂點(diǎn)位移關(guān)系，如圖1.3.4（a）所示。利用單自由度體系和多自由度體系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，建立結(jié)構(gòu)等效體系。將第步計算得到的曲線轉(zhuǎn)換等效單自由度體系的加速度-位移曲線，作為結(jié)構(gòu)的能力曲線，如圖1.3.4（b）所示。將抗震規(guī)范設(shè)計反應(yīng)譜或某一地震動作為輸入計算等效單自由度體系de反應(yīng)譜，轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于不同阻尼比或延性比的加速度-位移曲線，作為需求譜曲線，如圖1.3.4（c）所示。將能力譜曲線和需求曲線畫在同一坐標(biāo)的平面內(nèi)，如果兩曲線不相交，說明結(jié)構(gòu)未達(dá)到設(shè)計地震的性能要求即結(jié)構(gòu)無法抵御預(yù)計的地

16、震，會發(fā)生破壞或倒塌；如果相交，則定義交點(diǎn)為特征反應(yīng)點(diǎn)，從而可根據(jù)該店對應(yīng)的結(jié)構(gòu)基底剪力、頂點(diǎn)位移和層間位移等，來評估結(jié)構(gòu)的抗震性能，如圖1.3.4（d）所示。2. 建筑抗震設(shè)計建筑抗震設(shè)計包括概念設(shè)計、抗震計算和抗震構(gòu)造措施三個方面。建筑抗震概念設(shè)計是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計原則和設(shè)計思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并且確定細(xì)部構(gòu)造的過程?？拐鹩嬎闶强紤]地震作用效應(yīng)參與組合下的構(gòu)件強(qiáng)度驗算和結(jié)構(gòu)變形驗算或抗震性能驗算?？拐饦?gòu)造措施是根據(jù)抗震概念設(shè)計原則，一般不需計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部要求?？拐鹩嬎銥樵O(shè)計提供了定量手段，而概念設(shè)計不僅在總體上把握抗

17、震設(shè)計的基本原則，而且由概念設(shè)計所形成的抗震構(gòu)造措施還可以在保證結(jié)構(gòu)整體性、加強(qiáng)局部薄弱環(huán)節(jié)等方面保證抗震計算結(jié)果的有效性。圖2.1 建筑抗震設(shè)計內(nèi)容建筑抗震設(shè)計的內(nèi)同如圖2.1所示。建筑抗震概念設(shè)計的主要內(nèi)涵包括場地選擇、建筑體型、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)體型、抗震防線、強(qiáng)度剛度均衡、連接與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等許多方面?？拐饦?gòu)造措施包括材料要求、構(gòu)件截面尺寸、各結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造措施要求等。2.1 兩階段設(shè)計方法我國采取兩階段設(shè)計方法以實現(xiàn)建筑抗震設(shè)防的“小震不壞，中震可修，大震不倒”三水準(zhǔn)要求。第一階段設(shè)計是基于多遇地震作用進(jìn)行的強(qiáng)度和變形驗算以及抗震措施。由于抗震構(gòu)件設(shè)計可靠性水平水準(zhǔn)的提高，既滿足了在第一水

18、準(zhǔn)下具有必要的承載力可靠度，又滿足第二水準(zhǔn)的損壞可修的目標(biāo)。對大多數(shù)結(jié)構(gòu)，可只進(jìn)行第一階段設(shè)計外，而通過概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施來滿足第二、第三水準(zhǔn)的設(shè)計要求。第二階段設(shè)計是基于罕遇地震作用進(jìn)行的結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗算。對地震時易倒塌的結(jié)構(gòu)，有明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)以及由專門要求的建筑，除進(jìn)行第一階段設(shè)計外，還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性層間變形驗算，并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，實現(xiàn)第三水準(zhǔn)的設(shè)防要求。2.1.1地震作用計算方法如前所述，介紹了目前常用的地震作用計算方法，即底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法和時程分析方法。以上幾種方法只有逐步積分的時程分析方法適用于結(jié)構(gòu)彈性和彈塑性地震反應(yīng)分析，其余方法僅適用

19、于結(jié)構(gòu)彈性地震反應(yīng)分析。不同的結(jié)構(gòu)采用不同的分析方法在各國抗震規(guī)范中均有體現(xiàn)，底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法仍是基本方法，時程分析方法作為補(bǔ)充計算方法，只有對特別不規(guī)則、特別重要的和較高的高層建筑才要求采用?？拐鹨?guī)范規(guī)定了各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算方法：2.2 抗震性能化設(shè)計方法基于性能的抗震設(shè)計方法的基本思想是使所設(shè)計的工程結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)滿足各種預(yù)定的性能目標(biāo)。我國目前所采用的以結(jié)構(gòu)安全性為主的“小震不壞，中震可修，大震不倒”三水準(zhǔn)目標(biāo)，就是一種抗震性能目標(biāo)，知識對中震和大震只有定性要求，沒有定量的抗震性能化設(shè)計原則和設(shè)計指標(biāo)。2.2.1 性能化設(shè)計要求1） 選定地震動水準(zhǔn)對設(shè)計使用年限50年的結(jié)

20、構(gòu)，可選用多遇地震、設(shè)防地震和罕遇地震的地震作用。對設(shè)計使用年限超過50年的結(jié)構(gòu)，宜考慮實際需要和可能，經(jīng)專門研究后對地震作用做適當(dāng)調(diào)整。對建于發(fā)展斷裂兩側(cè)附近的結(jié)構(gòu)，地震動參數(shù)應(yīng)計入近場的影響。2） 選定性能目標(biāo)應(yīng)根據(jù)實際需要和可能，分別選定針對整個結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的局部部位或關(guān)鍵部位，結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件、重要構(gòu)件、次要構(gòu)件，以及建筑構(gòu)件和機(jī)電設(shè)備支座的性能目標(biāo)。3） 選定性能設(shè)計目標(biāo)設(shè)計應(yīng)選定分別提高結(jié)構(gòu)或其關(guān)鍵部位的抗震承載力、變形能力，或同時提高抗震承載力和變形能力的具體指標(biāo)，還應(yīng)考慮不同水準(zhǔn)下結(jié)構(gòu)不同部位的水平和豎向構(gòu)件承載力的要求。2.2.2 性能化設(shè)計的計算要求分析模型應(yīng)正確、合理地反映地

21、震作用的傳遞途徑和樓蓋在不同地震動水準(zhǔn)下是否整體或分塊處于彈性工作狀態(tài)。彈塑性分析可根據(jù)性能目標(biāo)所預(yù)期的結(jié)構(gòu)彈塑性狀態(tài)，分別采用增加阻尼的等效線性方法以及靜力或動力非線性分析方法。結(jié)構(gòu)非線性分析模型相對于彈性分析模型可以有所簡化，但二者在多遇地震下的線性分析結(jié)果應(yīng)基本一致；應(yīng)計入重力二階效應(yīng)、合理確定彈塑性參數(shù)，應(yīng)依據(jù)構(gòu)件的實際截面、配筋等計算承載力，可通過與理想彈塑性假定計算結(jié)果對比，著重發(fā)現(xiàn)構(gòu)件可能破壞部位及彈塑性變形程度。3. 多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計3.1 多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋主要震害特征鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、延性好、重量輕、抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)。總體來說，在同等場地、烈度條件下，鋼結(jié)構(gòu)房

22、屋的震害較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的震害要小。但也不能完全忽視鋼結(jié)構(gòu)的震害。多高層鋼結(jié)構(gòu)在地震中的破壞形式有三種：節(jié)點(diǎn)連接破壞、構(gòu)件破壞、結(jié)構(gòu)倒塌。1） 節(jié)點(diǎn)連接破壞節(jié)點(diǎn)連接破壞主要有兩種形式，一種是支撐連接破壞，另一種是梁柱連接破壞。節(jié)點(diǎn)域的破壞形式比較復(fù)雜，主要有加勁板的屈曲和開裂、加勁板焊縫出現(xiàn)裂縫、腹板的屈曲和裂縫。2） 構(gòu)件破壞構(gòu)件破壞的主要形式有：支撐壓屈、梁柱局部失穩(wěn)、柱水平裂縫或斷裂破壞。3） 結(jié)構(gòu)倒塌結(jié)構(gòu)倒塌時地震中結(jié)構(gòu)破壞最嚴(yán)重的形式。當(dāng)結(jié)構(gòu)布置不當(dāng)、設(shè)計不當(dāng)或構(gòu)造存在缺陷時就可能造成結(jié)構(gòu)倒塌。3.2多高層鋼結(jié)構(gòu)選型與布置抗震規(guī)范規(guī)定的鋼結(jié)構(gòu)民用房屋的結(jié)構(gòu)類型和最大高度列于表3.

23、1中。平面和豎向均不規(guī)則的鋼結(jié)構(gòu)，適用的最大高度宜適當(dāng)降低。表3.1 鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大適用高度房屋的高寬比，特別是高層建筑的高寬比，主要反映結(jié)構(gòu)抗測力剛度、抗彎剛度和整體抗傾覆等情況。此外，對于高層鋼結(jié)構(gòu)房屋，還涉及風(fēng)荷載作用下建筑物內(nèi)人員舒適感的問題，因此鋼結(jié)構(gòu)房屋的平面總寬度不宜過小?？拐鹨?guī)范規(guī)定的鋼結(jié)構(gòu)房屋的高寬比列于表3.2中。表3.2 鋼結(jié)構(gòu)民用房屋的最大適用高寬比鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防分類、烈度和房屋高度采用不同的抗震等級，并應(yīng)符合相應(yīng)的計算和構(gòu)造措施要求。丙類建筑的抗震等級應(yīng)按表3.3確定。表3.3 鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震等級1）結(jié)構(gòu)選型在結(jié)構(gòu)選型上，多層和高層鋼結(jié)構(gòu)無嚴(yán)格界限。鋼結(jié)構(gòu)房

24、屋的結(jié)構(gòu)體系主要有框架體系、框架-支撐體系、框架-抗震墻板體系、筒體體系、巨型框架體系等等。上述幾種結(jié)構(gòu)體系各有其優(yōu)缺點(diǎn)，一般應(yīng)盡量選擇有多道抗震防線的結(jié)構(gòu)體系。3） 結(jié)構(gòu)平面布置 多高層鋼結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)盡量滿足下列要求：建筑平面宜簡單規(guī)則，并使結(jié)構(gòu)各層的抗側(cè)力剛度中心與質(zhì)量中心接近或重合，同時各層剛心與質(zhì)心接近在同一豎直線上。建筑的開間、進(jìn)深宜統(tǒng)一宜避免結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則布置高層建筑鋼結(jié)構(gòu)不宜設(shè)置防震縫，但薄弱部位應(yīng)注意采取措施提高抗震能力。如結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，可設(shè)置防震縫，將平面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，分解為幾個結(jié)構(gòu)平面較規(guī)則的部分。多高層鋼結(jié)構(gòu)的 豎向布置 應(yīng)盡量滿足下列要求：樓層剛度大于其相鄰上層剛

25、度的70%，且連續(xù)三層總的剛度降低不超過50%相鄰樓層質(zhì)量之比不超過1.5（屋頂層除外）立面收進(jìn)尺寸的比例0.75任意樓層抗側(cè)力構(gòu)件的總受剪承載力大于其相鄰上層的80%框架支撐結(jié)構(gòu)中，支撐（或剪力墻板）宜豎向連續(xù)布置，除底部樓層和外伸剛臂所在樓層外，支撐的形式和布置在豎向宜一致。結(jié)構(gòu)布置的其他要求：高層鋼結(jié)構(gòu)宜設(shè)置地下室，在框架-支撐（剪力墻板）體系中，豎向連續(xù)布置的支撐（剪力墻板）應(yīng)延伸至基礎(chǔ)；設(shè)置地下室時，框架柱應(yīng)至少延伸到地下一層。8、9度時，宜采用 偏心支撐、帶縫鋼筋混凝土剪力墻板、內(nèi)藏鋼板支撐、外伸臂框架或其它消能支撐。采用偏心支撐框架時，頂層可為中心支撐。樓板宜采用壓型鋼板（或預(yù)應(yīng)

26、力混凝土薄板）加現(xiàn)澆混凝土疊合層組成的樓板。3.3多高層鋼結(jié)構(gòu)抗震計算及設(shè)計3.3.1 計算模型1）樓蓋剛度確定進(jìn)行多高層鋼結(jié)構(gòu)地震作用下的內(nèi)力與位移分析時，一般可假定樓板在自身平面內(nèi)為絕對剛性。對整體性較差、開孔面積大、有較長的外伸段的樓板，宜采用樓板平面內(nèi)的實際剛度進(jìn)行計算。2）模型選擇可采用平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的空間協(xié)同計算模型。當(dāng)結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、質(zhì)量及剛度沿高度分布均勻、不計扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，可采用平面結(jié)構(gòu)計算模型。當(dāng)結(jié)構(gòu)平面或立面不規(guī)則、體型復(fù)雜，無法劃分平面抗側(cè)力單元的結(jié)構(gòu)以及筒體結(jié)構(gòu)時，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計算模型。3）桿件變形高層鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下的內(nèi)力與位移計算，應(yīng)考慮梁柱的彎曲變形和剪切變形，尚應(yīng)考慮柱的軸向變形。一般可不考慮梁的軸向變形，但當(dāng)梁同時作為腰桁架或桁架的弦桿時，則應(yīng)考慮軸力的影響。3.3.2鋼梁、鋼柱抗震設(shè)計的原則一般來說，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件(梁、柱、支撐等)的抗震設(shè)計包括三部分內(nèi)容：構(gòu)件的強(qiáng)度驗算；構(gòu)件的穩(wěn)定驗算；為保證構(gòu)件截面的塑性變形能充分開展，同時滿足構(gòu)件的局部失穩(wěn)不先于構(gòu)件的整體失穩(wěn)所需，對構(gòu)件的寬厚比、長細(xì)比等進(jìn)行的構(gòu)造限