钢结构在高层建筑中的应用及发展概括

   日期:2024-07-03     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:224    
核心提示:二、高层钢结构震害现象及其原因分析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。究其原因,元素是和结构设计、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。

目前,钢结构在各类民用建筑中得到广泛应用,在高层、超高层建筑中应用更为广泛。与混凝土结构相比,钢结构具有韧性好、强度重量比高、抗震性能优越等优点;但是,如果钢结构房屋在结构设计、材料选择、施工和维护等方面存在问题,钢材的优良性能就不能得到充分发挥,在地震作用下,结构也会损坏或整体倒塌。

1.高层建筑发展概况

20世纪80年代是我国高层建筑设计、计算和施工技术快速发展的时期,各大中城市普遍建设了高度约100m以上,主要采用钢筋混凝土结构。建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂建筑钢结构设计,结构体系越来越多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江宾馆,该楼为现代高档酒店,总高153.52m,采用框架核心筒墙全钢结构体系。深圳发展中心大厦共43层,高165.3m,天线高度共185.3m,这是我国第一座大型高层钢结构建筑。20世纪90年代,我国高层建筑设计、施工技术进入了新的阶段。 不仅结构体系、建筑材料变得多样化,高度也有了很大的飞跃,1995年6月封顶的深圳地王大厦,高81层,385.95米,为钢结构,在当今世界建筑中位居第四位。

2.高层钢结构震害及原因分析

钢结构被认为具有优良的抗震性能,在历次地震中,钢结构房屋的破坏程度小于钢筋混凝土结构,很少出现整体破坏或倒塌。但由于焊接、连接、冷加工等工艺技术以及外界环境的影响,钢材材料的优势会受到影响,特别是设计、施工和维护不当容易造成结构破坏。根据钢结构在历次地震中的破坏形式,可能的破坏形式分为以下几种:

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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各层屈服强度系数和抗变刚度沿高度分布不均匀,造成结构薄弱层的形成建筑钢结构设计,这就要求在设计过程中应尽可能避免上述不利因素。

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2. 节点销毁

节点损伤是地震中最常见的损伤形式。刚性连接的结构构件一般采用铆接或焊接连接。如果节点设计和施工存在缺陷,节点区域可能出现应力集中、受力不均,地震中连接很可能失效。梁柱节点可能出现的损伤现象主要表现为:铆接断裂、焊接部位错位、加劲板断裂屈曲、腹板断裂屈曲等。

3. 元件损坏

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在历次地震中,多层建筑钢结构构件的破坏形式主要有支座破坏、失稳和梁、柱的局部破坏。 (1)支座破坏、失稳。当地震烈度较大时,支座受到反复的拉、压轴力作用,一旦压力超过支座的临界屈曲力,就会发生破坏或失稳。 (2)梁、柱的局部破坏。对于框架柱,主要的破坏形式有翼缘屈曲、翼缝撕裂,甚至框架柱出现水平裂缝或断裂。对于框架梁,主要的破坏形式有翼缘屈曲、腹板屈曲开裂、扭转屈曲等。

4. 地基锚固损坏

钢构件与基础之间的锚固破坏主要表现在柱脚锚栓脱落、混凝土压溃导致锚固破坏、连接板断裂等,这种破坏形式已多次发生。通过对钢结构住宅震害的上述特点分析,钢结构虽然抗震性能良好,但在历次地震中也会遭受不同程度的震害,其原因与结构设计、结构施工、施工质量、材料质量、日常养护等有关。为防止上述震害的发生,减少震害造成的损失,多层钢结构住宅的抗震设计必须严格遵循相关规定。

 
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