1.近年来,随着国家经济形势的变化,钢结构的应用急剧增加,结构形式日益丰富。不同结构体系和截面特性的钢结构,彼此间结构延性差异较大,为贯彻国家提出的“鼓励用钢、合理用钢”的经济政策,根据现行国家标准规定的抗震设计原则,针对钢结构特点,应对钢结构的构件和节点进行抗震设计,主要是验算本地区抗震设防烈度的多遇地震作用的构件承载力和结构弹性变形(小震不坏)、根据其延性验算设防地震作用的承载力(中震可修)、验算其罕遇地震作用的弹塑性变形(大震不倒)。
1.近年来,随着国家经济形势的变化,钢结构的应用急剧增加,结构形式日益丰富。不同结构体系和截面特性的钢结构,彼此间结构延性差异较大,为贯彻国家提出的“鼓励用钢、合理用钢”的经济政策,根据现行国家标准规定的抗震设计原则,针对钢结构特点,应对钢结构的构件和节点进行抗震设计,主要是验算本地区抗震设防烈度的多遇地震作用的构件承载力和结构弹性变形(小震不坏)、根据其延性验算设防地震作用的承载力(中震可修)、验算其罕遇地震作用的弹塑性变形(大震不倒)。
2. 结构真正的设防目标为设防地震,但由于结构具有一定的延性,因此无需采用中震弹性的设计。在满足一定强度要求的前提下,让结构在设防地震强度最强的时段到来之前,结构部分构件先行屈服,削减刚度,增大结构的周期,使结构的周期与地震波强度最大时段的特征周期避开,从而使结构对地震具有一定程度的免疫功能。这种利用某些构件的塑性变形削减地震输入的抗震设计方法可降低假想弹性结构的受震承载力要求。
基于这样的观点,结构的抗震设计均允许结构在地震过程中发生一定程度的塑性变形,但塑性变形必须控制在对结构整体危害较小的部位。梁端形成塑性铰是可以接受的,因为轴力较小,塑性转动能力很强,能够适应较大的塑性变形,因此结构的延性较好;当柱子截面内出现塑性变形时,其后果就不易预料,因为柱子内出现塑性铰后,需要抵抗随后伴随侧移增加而出现的新增弯矩,而柱子内的轴力由竖向重力荷载产生的部分无法卸载,这样结构整体内将会发生较难把握的内力重分配。
因此抗震设防的钢结构除应满足基本性能目标的承载力要求外,尚应采用能力设计法进行塑性机构控制,无法达成预想的破坏机构时,应采取补偿措施。
3. 另外,对于很多结构,地震作用并不是结构设计的主要控制因素,其构件实际具有的受震承载力很高,因此抗震构造可适当降低,从而降低能耗,节省造价。
4. 众所周知,抗震设计的本质是控制地震施加给建筑物的能量,弹性变形与塑性变形(延性)均可消耗能量。在能量输入相同的条件下,结构延性越好,弹性承载力要求越低,反之,结构延性差,则弹性承载力要求高,即“高延性-低承载力”和“低延性-高承载力”两种抗震设计思路,均可达成大致相同的设防目标。结构根据预先设定的延性等级确定对应的地震作用的设计方法为“性能化设计方法”,采用低延性-高承载力思路设计的钢结构,特指在规定的设防类别下延性要求最低的钢结构。
5. 我国是一个多地震国家,性能化设计的适用面广,只要提出合适的性能目标,基本可适用于所有的结构,结构遵循现有抗震规范的规定,采用的也是某种性能化设计的手段。
6. 大部分钢结构构件由薄壁板件构成,因此针对结构体系的多样性及其不同的设防要求,采用合理的抗震设计思路才能在保证抗震设防目标的前提下减少结构的用钢量。如虽然大部分多高层钢结构适合采用高延性-低承载力设计思路,但对于多层钢框架结构,在低烈度区,采用低延性-高承载力的抗震思路可能更为合理,单层工业厂房也更适合采用低延性-高承载力的抗震思路。
知识点:钢结构的抗震设计时应该考虑的内容以及一些思考