鋼結(jié)構(gòu)震害分析課件

1、主講四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院工學(xué)博士 鋼結(jié)構(gòu)震害分析2015.11陳文元強(qiáng)度高、延性好、重量輕、抗震性能好 鋼結(jié)構(gòu)特性：震害舉例及比較 1985年墨西哥城地震中鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞情況 建造年份鋼結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)倒塌嚴(yán)重破壞倒塌嚴(yán)重破壞1957年以前71271619571976年3151231976年以后0046總體來說，在同等場地、烈度條件下，鋼結(jié)構(gòu)房屋的震害較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的震害要小 鋼結(jié)構(gòu)震害分析1978年日本宮城縣遠(yuǎn)海地震（里氏7.4級） 1978年日本宮城縣遠(yuǎn)海地震鋼結(jié)構(gòu)建筑破壞類型統(tǒng)計(jì) 結(jié) 構(gòu) 數(shù) 量 破 壞 類 型破 壞 等 級*統(tǒng) 計(jì)總數(shù)百分比(%)過度彎曲柱2211

2、7.4梁1梁、柱局部屈曲2112連接破壞支撐連接613256311980.4梁柱連接21柱腳連接421其它連接11基礎(chǔ)失效不均勻沉降24121812.2總計(jì)8233483148100支撐連接更易遭受地震破壞級：支撐連接出現(xiàn)裂 紋，但沒有不可 恢復(fù)的屈曲變形級：出現(xiàn)小于1/30 層高的永久 層間變形級：出現(xiàn)大于1/30 層高的永久 層間變形級：倒塌或無法 繼續(xù)使用多高層鋼結(jié)構(gòu)在震害中的破壞形式有三種： 1）節(jié)點(diǎn)連接破壞； 2）構(gòu)件破壞； 3）結(jié)構(gòu)倒塌破壞 鋼結(jié)構(gòu)震害分析一、節(jié)點(diǎn)連接破壞1.支撐連接破壞 圓鋼支撐連接的破壞 角鋼支撐連接的破壞 鋼結(jié)構(gòu)震害分析輕鋼門式剛架柱間交叉系桿花籃螺絲破壞 2

3、.梁柱連接破壞 美國Northridge地震 日本阪神地震 鋼結(jié)構(gòu)震害分析 鋼結(jié)構(gòu)震害分析 鋼結(jié)構(gòu)震害分析梁柱節(jié)點(diǎn)震害梁焊縫斷裂 鋼結(jié)構(gòu)震害分析梁柱節(jié)點(diǎn)震害梁螺栓破壞 鋼結(jié)構(gòu)震害分析 鋼結(jié)構(gòu)震害分析 震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，梁柱連接的破壞大多數(shù)發(fā)生在梁的下翼緣處，而上翼緣的破壞要少得多 原因： 1.樓板與梁共同變形導(dǎo)致下翼緣應(yīng)力增大。 2.下翼緣在腹板位置焊接的中斷是一個顯著的焊縫缺陷。 鋼結(jié)構(gòu)震害分析 基礎(chǔ)錨固破壞 鋼結(jié)構(gòu)震害分析 基礎(chǔ)錨固破壞 鋼結(jié)構(gòu)震害分析梁柱剛性連接裂縫或斷裂破壞的原因 ： 1. 焊縫缺陷2. 三軸應(yīng)力這些缺陷將成為裂縫開展直至斷裂的起源 梁柱連接的焊縫變形由于受到梁和柱約束，施

4、焊后焊縫殘存三軸拉應(yīng)力，使材料變脆 如裂紋、欠焊、夾渣和氣孔等 鋼結(jié)構(gòu)震害分析3. 構(gòu)造缺陷 出于焊接工藝的要求，梁翼緣與柱連接處設(shè)有襯板，實(shí)際工程中襯板在焊接后就留在結(jié)構(gòu)上，這樣襯板與柱翼緣之間就形成一條“人工”裂縫，成為連接裂縫發(fā)展的起源。 4. 焊縫金屬沖擊韌性 低的沖擊韌性使得連接很易產(chǎn)生脆性破壞，成為引發(fā)節(jié)點(diǎn)破壞的重要因素 圖 “人工”裂縫 鋼結(jié)構(gòu)震害分析2）構(gòu)件破壞 多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的主要形式有 1. 支撐壓屈 支撐在地震中所受的壓力超過其屈曲臨界力時，即壓屈破壞 支撐壓曲 鋼結(jié)構(gòu)震害分析斜撐受壓屈曲 鋼結(jié)構(gòu)震害分析斜撐在節(jié)點(diǎn)處受拉斷裂 鋼結(jié)構(gòu)震害分析某廠房柱間支撐屈曲 汶

5、川地震某廠房柱間支撐屈曲 鋼結(jié)構(gòu)震害分析某廠房柱間支撐屈曲 鋼結(jié)構(gòu)震害分析廠房柱間支撐節(jié)點(diǎn)板破壞 某廠房屋架支撐嚴(yán)重破壞 鋼結(jié)構(gòu)震害分析某車間屋架支撐嚴(yán)重破壞 鋼結(jié)構(gòu)震害分析 梁或柱在地震作用下反復(fù)受彎，在彎矩最大截面處附近由于過度彎曲可能發(fā)生翼緣局部失穩(wěn)破壞 2.梁柱局部失穩(wěn)1 翼緣屈曲2 腹板屈曲3 腹板裂縫4 截面扭轉(zhuǎn)屈曲 鋼結(jié)構(gòu)震害分析母材的斷裂 支撐處的斷裂 1995年日本阪神地震位于阪神地震區(qū)蘆屋市海濱城的52棟高層鋼結(jié)構(gòu)住宅，有57根鋼柱發(fā)生斷裂，其中13根鋼柱為母材斷裂，7根鋼柱在與支撐連接處斷裂，37根鋼柱在拼接焊縫處斷裂。 3. 柱水平裂縫或斷裂破壞 鋼結(jié)構(gòu)震害分析鋼棧橋的局部屈曲