高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段抗震設(shè)計(鋼結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計)

蕪湖鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計公司 2周前 ( 11-23 02:15 ) 6774 搶沙發(fā)

今天給各位分享高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段抗震設(shè)計的知識，其中也會對鋼結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計進(jìn)行解釋，如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題，別忘了關(guān)注本站，現(xiàn)在開始吧！

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本文目錄一覽：

1、鋼結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行抗震設(shè)計？
2、高層鋼結(jié)構(gòu)抗震的計算？
3、高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析？
4、高層建筑的抗震設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行抗震設(shè)計？

抗震設(shè)計基本要求

1、鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)類型常見高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段抗震設(shè)計的鋼結(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)的選型高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段抗震設(shè)計，進(jìn)行實際工程設(shè)計時，需要綜合考慮多種因素進(jìn)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(jì)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(dāng)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(dāng)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(jìn)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(qiáng)、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(qiáng)度易于保證，所以結(jié)構(gòu)的可靠性大；輕質(zhì)高強(qiáng)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?。涣己玫难有允菇Y(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(dāng)，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)為高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段抗震設(shè)計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(jìn)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(yán)重不均勻土層時，應(yīng)加強(qiáng)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。高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段抗震設(shè)計我國《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(qiáng)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(hù)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(hù)墻、隔墻等與主體結(jié)構(gòu)的連接，應(yīng)避免設(shè)置不當(dāng)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。

隨著人們對地震的不斷認(rèn)識，為防止出現(xiàn)嚴(yán)重的地震的嚴(yán)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(jìn)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(biāo)的實現(xiàn)。

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高層鋼結(jié)構(gòu)抗震的計算？

1.地震作用計算

結(jié)構(gòu)自振周期，在初步設(shè)計時，基本周期可按經(jīng)驗公式估算：式中n―建筑物層數(shù)（不包括地下部分及屋頂小塔樓）。

采用底部剪力法計算水平地震作用。鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比較小，高層可取0.02，多層可取0.035.

2.地震作用下內(nèi)力與位移計算

（1）多遇地震作用下

結(jié)構(gòu)在第一階段多遇地震作用下的抗震設(shè)計中，其地震作用效應(yīng)采取彈性方法計算：可根據(jù)不同情況，采用底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法以及時程分析法等方法。

（2）罕遇地震作用下

高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段的抗震驗算應(yīng)采用時程分析法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性時程分析。

3.構(gòu)件的內(nèi)力組合與設(shè)計原則

（l）內(nèi)力組合

在抗震設(shè)計中，一般高層鋼結(jié)構(gòu)可不考慮風(fēng)荷載及豎向地震的作用，對于高度大于60m的高層鋼結(jié)構(gòu)須考慮風(fēng)荷載的作用，在9度區(qū)尚須考慮豎向地震作用。

（2）設(shè)計原則

框架梁、柱截面按彈性設(shè)計。同時，將框架設(shè)計成強(qiáng)柱弱梁體系。

4.側(cè)移控制

在小震下（彈性階段），過大的層間變形會造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，而在大震下（彈塑性階段），過大的變形會造成結(jié)構(gòu)的破壞或倒塌，因此，應(yīng)限制結(jié)構(gòu)的側(cè)移，使其不超過一定的數(shù)值。

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高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析？

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(qiáng)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(hù)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(jìn)入90年代我國高層建筑的設(shè)計與施工技術(shù)進(jìn)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(rèn)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(hù)不當(dāng)，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(yán)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(qiáng)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(dāng)?shù)卣饛?qiáng)度較大時，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(hù)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(yán)格遵循有關(guān)規(guī)程進(jìn)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(jìn)行實際工程設(shè)計時，需要綜合考慮多種因素進(jìn)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(jì)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(dāng)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(dāng)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(jìn)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(qiáng)、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(qiáng)度易于保證，所以結(jié)構(gòu)的可靠性大；輕質(zhì)高強(qiáng)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小；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(dāng)，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(jìn)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(yán)重不均勻土層時，應(yīng)加強(qiáng)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(qiáng)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(hù)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(hù)墻、隔墻等與主體結(jié)構(gòu)的連接，應(yīng)避免設(shè)置不當(dāng)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(qiáng)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(rèn)識，為防止出現(xiàn)嚴(yán)重的地震的嚴(yán)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(jìn)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(biāo)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(qiáng)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(jìn)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(rèn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)溫度達(dá)到550℃時，鋼材的屈服強(qiáng)度大約降至正常溫度時屈服強(qiáng)度的0.7，結(jié)構(gòu)即達(dá)到它的強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)的要求。在防火標(biāo)準(zhǔn)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(yán)重腐蝕，最普通的是生銹。這就必須對構(gòu)件的表面進(jìn)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。

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高層建筑的抗震設(shè)計

80年代，是中國高層建筑在設(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，這是中國第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。進(jìn)入90年代中國高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工技術(shù)進(jìn)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。建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范

建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實際上是各國建筑抗震經(jīng)驗帶有權(quán)威性的總結(jié)，是指導(dǎo)建筑抗震設(shè)計（包括結(jié)構(gòu)動力計算，結(jié)構(gòu)抗震措施以及地基抗震分析等主要內(nèi)容）的法定性文件它既反映了各個國家經(jīng)濟(jì)與建設(shè)的時代水平，又反映了各個國家的具體抗震實踐經(jīng)驗。它雖然受抗震有關(guān)科學(xué)理論的引導(dǎo)，向技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性的方向發(fā)展，但它更要有堅定的工程實踐基礎(chǔ)，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點冒險和不實。正是基于這種認(rèn)識，現(xiàn)代規(guī)范中的條文有的被列為強(qiáng)制性條文，有的條文中用了“嚴(yán)禁，不得，不許，不宜”等體現(xiàn)不同程度限制性和“必須，應(yīng)該，宜于，可以”等體現(xiàn)不同程度靈活性的用詞。

抗震設(shè)計的理論

1、擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀(jì)10~40年代發(fā)展起來的一種理論，它在估計地震對結(jié)構(gòu)的作用時，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)（地震系數(shù)）。

2、反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀(jì)40~60年代發(fā)展起來的，它以強(qiáng)地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進(jìn)一步了解，以及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對地震動加速度記錄的特性進(jìn)行分析后取得的一個重要成果。

3、動力理論。動力理論是20世紀(jì)70－80年廣為應(yīng)用的地震動力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來電子計算機(jī)技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展外，人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解，同時隨著強(qiáng)震觀測臺站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進(jìn)一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計工作。（一）高層建筑抗震措施

在對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，除要考慮概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震驗算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗一直是各國規(guī)范重視的問題。當(dāng)前，在抗震設(shè)計中，從概念設(shè)計，抗震驗算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結(jié)構(gòu)延性）結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計指標(biāo)和方法，直至進(jìn)一步通過一些結(jié)構(gòu)措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認(rèn)可。

（二）高層建筑的抗震設(shè)計理念

中國《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求，“三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。

三個水準(zhǔn)烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現(xiàn)期）來區(qū)分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重現(xiàn)期50年；設(shè)防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重現(xiàn)期475年；罕遇地震：50年超越概率2%－3%，重現(xiàn)期1641－2475年，平均約為2000年。

對建筑抗震的三個水準(zhǔn)設(shè)防要求，是通過“兩階段”設(shè)計來實現(xiàn)的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動參數(shù)，先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計，從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段：采用與第三水準(zhǔn)相對應(yīng)的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。

（三）高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法

中國的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）對各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定：1、高度不超過40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法。2、除1款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法。3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計算，可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。

關(guān)于高層建筑防火安全問題

人類的高層建筑的火災(zāi)已經(jīng)成為重大的災(zāi)害，它涉及的范圍較廣，業(yè)主的財產(chǎn)以及人身安全受到重創(chuàng)。預(yù)防高層建筑的防火安全性問題已成為重中之重?，F(xiàn)代高層住宅建筑的高度不斷延伸，往往是一層受災(zāi)殃及整體建筑。如何解決高層建筑的火災(zāi)防范問題是當(dāng)今建設(shè)者們首當(dāng)其沖面對的問題，應(yīng)當(dāng)引起全社會的關(guān)注。近年來，由于住宅小區(qū)火災(zāi)的防范不到位，導(dǎo)致火災(zāi)事件數(shù)量逐年攀升，對于人民生命財產(chǎn)所造成的損失也逐步擴(kuò)大。消除這一安全隱患，應(yīng)當(dāng)是政府和建設(shè)部門的頭等大事。

一、高層建筑的火災(zāi)因素

（1）天然氣設(shè)施氣體泄漏造成的火災(zāi)蔓延。

（2）家用電器使用不當(dāng)而引起的火災(zāi)。

（3）人為的火災(zāi)因素。

（4）煙花爆竹燃放引起的火災(zāi)。

（5）民用電線短路造成的火災(zāi)。

（6）間接引發(fā)的火災(zāi)。

二、高層建筑防火材料及其技術(shù)規(guī)范問題：

（1）高層建筑墻體的防火材料有質(zhì)量問題。

（2）室內(nèi)防火安全監(jiān)控裝置失控，產(chǎn)品的技術(shù)性能不達(dá)標(biāo)。

（3）建筑材料的防火設(shè)施擴(kuò)展使用問題沒有得到建設(shè)部門的支持。

（4）沒有建立高層建筑自動滅火裝置的設(shè)計性規(guī)范條文。

（5）施工單位對于住宅裝飾材料的選型沒有統(tǒng)一的定性標(biāo)準(zhǔn)。

（6）沒有頒布完全禁止高層建筑以及住宅小區(qū)煙花燃放法令。

（7）天然氣終端使用設(shè)備的安全性檢查不到位。

（8）沒有設(shè)立預(yù)防天然氣泄漏的安全監(jiān)控裝置。

（9）季節(jié)性的安檢宣傳工作不到位。

三、關(guān)于高層建筑的火災(zāi)防范措施

（1）健全高層住宅火災(zāi)的防范網(wǎng)絡(luò)安全自動控制系統(tǒng)。

（2）縮減住宅建筑的高度，以減少財產(chǎn)及生命的損失及傷害。

（3）降低高層建筑的密集度。

（4）完善建筑材料的防火性措施，加快研制新型的防火涂層材料和建筑材料。

（5）研制新型的民用防火產(chǎn)品，加大推廣使用家用防火材料生產(chǎn)力度。

（6）防火安檢期的不定性檢查和教育宣傳。

（7）加快研制家庭民用快速自動滅火器材。

（8）制定社區(qū)防火責(zé)任人制度并落實到位。

四、建設(shè)預(yù)防火災(zāi)的新型高層智能建筑

建議設(shè)計院校以及建委的相關(guān)部門盡快設(shè)計出完全能夠防范火災(zāi)的高層智能住宅建筑。

（1）居民住宅應(yīng)當(dāng)安裝自動滅火裝置。

（2）門窗以及玻璃采用抗高溫防火材料。

（3）家用電氣設(shè)備的外殼使用防火材料制成。

（4）禁止使用木地板材料，加快研制新型的防火保溫地板材料。

（5）民用電路所使用的電線絕緣層必須采用耐高溫防火材料。

（6）嚴(yán)格要求住戶安裝天然氣泄漏報警裝置。

（7）加快研制小戶型的高壓滅火簡易裝置，做到每戶安裝一部滅火設(shè)備。

（8）做到群策群防，建立防火安全員安全監(jiān)察宣傳責(zé)任制度。

（9）地方政府設(shè)立預(yù)防火災(zāi)安全委員會。

（10）設(shè)立小區(qū)消防安全救災(zāi)小組，由火警轄區(qū)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)指揮。

（11）門窗墻外的上方設(shè)立防火隔離延伸罩，防止火苗竄到上一層建筑。這項可納入建筑設(shè)計規(guī)范。

（12）加大電力能源的利用率，減少天然氣能源的高層住宅引入，或禁止城區(qū)使用天然氣。

（13）加快新型安全的綜合性能源開發(fā)。

如果按著上述建議進(jìn)行火災(zāi)防范，基本上高層住宅的火災(zāi)防范問題就能夠得到解決。和諧社會一定要建立在群策群防基礎(chǔ)上。火災(zāi)可防，關(guān)鍵在于政府的執(zhí)政保障和人民的全力支持。

關(guān)于高層建筑墜落物體的安全防范問題

現(xiàn)代樓宇建筑高度不斷提升，城市范圍不斷擴(kuò)大，高層建筑密度不斷加大，防范高層建筑墜落物體對人身的傷害，應(yīng)當(dāng)納入設(shè)計安全規(guī)范。高層住宅戶外附加物體安裝工程的安全標(biāo)準(zhǔn)、安全防盜網(wǎng)欄、門窗玻璃等都應(yīng)當(dāng)規(guī)定使用年限。物體緊固裝置的使用期限、材料的選擇、防老化工藝等一定要有嚴(yán)格的規(guī)定。不然，一旦發(fā)生高空物體墜落事故，會危及行人的人身生命以及財產(chǎn)安全，其后果是不堪設(shè)想的。

一、高層建筑的主要戶外設(shè)施

隨著現(xiàn)代化大都市的高速發(fā)展和人口密度的不斷增長，建立高層建筑墜落物體對人身造成傷害的安全防范措施已迫在眉睫。城市高層住宅建筑外加附屬物體包括：

（1）居民使用的戶外空調(diào)主機(jī)。

（2）防盜門窗護(hù)網(wǎng)。

（3）門窗玻璃。

（4）企業(yè)的戶外廣告、招牌匾額。

（5）戶外照明及通訊裝置。

（6）戶外門窗遮陽遮雨用具。

二、易碎易墜落物品

（1）門窗及玻璃。

（2）戶外照明燈具。

（3）戶外廣告的照明燈具。

（4）企業(yè)招牌匾額的易老化針織類物品。

（5）易老化遮陽遮雨材料。

三、戶外施工過程中易墜落的物體

（1）戶外空調(diào)以及固定金屬架。

（2）戶外廣告金屬架。

（3）企業(yè)戶外廣告招牌匾額的金屬框架。

（4）施工過程中的攀爬吊裝以及裝修設(shè)施。

（5）施工過程中起吊的戶外工程物體（戶外空調(diào)，防盜門窗護(hù)欄，戶外廣告金屬結(jié)構(gòu)架）。

（6）戶外遮陽遮雨金屬架。

四、高層建筑頂端的通訊發(fā)射接收設(shè)施

（1）企業(yè)通訊專用設(shè)備。

（2）信息產(chǎn)業(yè)收發(fā)信息設(shè)施。

（3）衛(wèi)星通信接收設(shè)備。

（4）戶外民用天線。

五、高層建筑的水暖設(shè)備

（1）原高層建筑供暖系統(tǒng)的終端設(shè)備。

（2）冷卻塔，高水位水箱。

六、高層建筑所安裝的太陽能裝置

（1）民用以及企業(yè)用太陽能供暖設(shè)備。

（2）民用及企業(yè)用太陽能供電裝置。

二、高層建筑戶外物體墜落的主要因素

關(guān)于高層建筑附加物體的高空墜落安全防范措施問題，到目前為止，國家還沒有納入高層建筑的設(shè)計規(guī)范。大自然的風(fēng)災(zāi)和人為的事故以及氧化作用是導(dǎo)致高層建筑附加物體墜落的主要原因，包括：

（1）高等量級別的颶風(fēng)災(zāi)害，可導(dǎo)致高層建筑的門窗玻璃以及廣告匾額墜落。

（2）戶外空調(diào)系統(tǒng)的主機(jī)，由于固定結(jié)構(gòu)在長時間的氧化學(xué)反應(yīng)下失去作用，從而造成物體墜落事故。

（3）高層建筑外加附屬設(shè)備的金屬部分，在大自然有害氣體的侵蝕下，產(chǎn)生老化損壞墜落。

（4）由于施工質(zhì)量低劣而造成的人為物體墜落。

在自然災(zāi)害中，風(fēng)災(zāi)所造成的物體墜落是主要因素。

高層建筑戶外附屬設(shè)施墜落的安全防范措施

（1）設(shè)立高層建筑戶外附屬設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)。

（2）加強(qiáng)高層建筑玻璃幕墻以及門窗玻璃的安全防護(hù)規(guī)范措施。

（3）在高層建筑最底層的四周，增加預(yù)防高空物體墜落的外延結(jié)構(gòu)，或增加每一棟高層建筑的底層四周防墜落物體的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)施。

（4）將用于戶外附屬設(shè)施固定的金屬防腐材料納入高層住宅設(shè)計規(guī)范。

（5）增加空調(diào)外掛主機(jī)的預(yù)留外延建筑結(jié)構(gòu)平臺或體外凹式墻體空間。

（6）設(shè)立高層建筑地面的墻體四周外延防護(hù)欄，建筑墻體與外延防護(hù)欄的安全距離標(biāo)準(zhǔn)為3米。

（7）在可能的情況下，統(tǒng)一實施中央空調(diào)制冷采暖系統(tǒng)。

（8）設(shè)立城區(qū)高層建筑物體墜落安全防范巡查機(jī)構(gòu)，制定高空物體墜落安全防范條例。

（9）城市居民社區(qū)委員會實施高層建筑物體墜落安全防范責(zé)任制度，健全施工企業(yè)檔案登記工作。

根據(jù)調(diào)查，中國在高層建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，還沒有制定出有關(guān)高層建筑附屬設(shè)施墜落安全事故的防范措施。隨著人類住宅建設(shè)的不斷增高，預(yù)防高層建筑附加設(shè)施墜落的安全事故問題已迫在眉睫。國家建委、房管機(jī)構(gòu)、設(shè)計院所、人防工程委員會等相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)盡快制定出關(guān)于中國城區(qū)高層建筑預(yù)防墜落物體的安全應(yīng)急方案和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，以確保人民生命財產(chǎn)的安全，將高層建筑物體墜落安全因素納入建筑設(shè)計規(guī)范，或納入城市安全管理防范監(jiān)理系統(tǒng)。