高层钢结构抗震性能分析.docx
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1、 高层钢结构抗震性能分析 张馨月摘要:高层钢结构建筑具有施工速度快、工业化程度高、综合技术经济指标好、抗震性能优越等特点,钢结构用于高层建筑,具有得天独厚的技术优势,也是我国当前的产业政策。本文介绍了目前高层钢结构建筑采用的几种典型的结构体系,总结了各结构体系的受力特点及应用;以典型的钢结构建筑为例,对其分别采用钢框架结构体系、钢框架-支撑结构体系、钢框架-剪力墙结构体系、钢框架结构体系,利用大型有限元软件ANSYS分析了各种结构体系所具有的抗震性能,得到了一些有益的结论。关键词:高层建筑;钢结构;抗震性能0 引言近几年,我国的建筑产业化发展速度十分迅猛,发展方向突破传统的户型、材料和结构体系
2、呈多元化趋势,关于建筑行业发展的讨论也是百家争鸣、各具特色。作为建筑领域的新兴力量,钢结构住宅的发展和讨论也越来越被业界和学界所重视。而我国属于一个地震多发的国家,建筑灾害成为地震灾害中最具破坏和杀伤力的灾害,这更加强了全国从事钢结构设计和研究的同仁们对于普通住宅建筑抗震的思考。1高层建筑钢结构的体系在钢结构建筑中用的较多的结构体系有框架结构、框架- 中心支撑结构和框架- 偏心支撑结构等。纯框架结构延性好,抗震性能好,但由于抗侧刚度较差,不宜用于层数太高的建筑。框架- 中心支撑结构抗侧刚度大,适用层数较多的建筑,但由于支撑构件的滞回性能较差,耗散的地震能量有限,抗震性能不如纯框架。框架- 偏心
3、支撑结构可通过偏心连梁的剪切屈服,耗散地震能量,同时又能保证支撑不丧失整体稳定,抗震性能优于框架- 中心支撑结构。采用能与钢框架抗侧刚度相匹配的内藏钢板剪力墙和带竖缝剪力墙代替支撑,可构成框架- 抗震墙板结构,其抗震性能优于框架- 中心支撑结构。当房屋刚度更高时,可采用沿建筑周边设置密柱深梁框架构成的框筒结构。框筒结构抗侧刚度大,并具有较好的抗震性能。2 钢结构建筑的抗震结构不同的结构形式,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,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
4、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。高层钢结构具有抗震性能高,施工周期短、工业化程度高、环保性能好等特点。3 钢结构的抗震性能设计3.1钢结构预制构件拼接建筑结构在钢结构预制构件拼接建筑结构中,预制钢构件的连接增加了结构的超静定次数,从而增加了塑性铰的形成数量,构成多道抗震防线,不仅提高了结构的抗震可靠度,更延长了结构进入倒塌的过程。即使是纯框架结
5、构之类的楼房,也能大大提高其抗震能力。且这种结构具有施工方便,工期短,自重轻,结构面积小,维修方便等优点,可以作为抗震结构设计类型。3.2支撑布置方式由于高度限制,用于高层钢结构建筑的框架体系常设置支撑。同时,为控制楼层的顶点位移及层间位移,可设置水平加强层。增加支撑体系和水平加强层是提高结构整体刚度,减少梁、柱用钢量有效方法之一,具有较好的经济效果。不同的支撑布置形式对其地震响应有不同的影响。3.3轻型门式刚架设计实腹式轻型门式刚架结构按截面形式主要有两种类型:等截面门式刚架和变截面门式刚架。门式刚架结构的主体结构一般由等截面或变截面的焊接(或轧制)H型钢门架构成,柱脚常设计为铰接或刚接,维
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