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第十三讲 钢结构房屋抗震设计规定 蔡益燕 一、多层和高层钢结构房屋 前言 我国89年版抗震规范，除单层钢结构厂房外，没有其它钢结构内容。我国过去钢材产量有限，钢结构在工程中应用很少。随着钢材产量的增加，国家要求积极发展钢结构，新规范除保留单层钢结构房屋外，还增加了第八章“多层与高层钢结构房屋”，使钢结构抗震设计的内容大大充实，以适应钢结构发展的需要。 我国《钢结构设计规范》GBJ17不包含抗震内容。因此，地震区的房屋钢结构设计，除应符合钢结构设计规范外，还应符合抗震规范的有关规定。与行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》（以下简称《高钢规程》）相比，新的抗震规范第八章对高层钢结构的设计与施工作出了不少新规定。今后，凡是《高钢规程》中与抗震规范不一致之处，应按抗震规范的规定执行，且不应比其低。但抗震规范中未列入而《高钢规程》中已列入的，在该规程修订前仍可执行。 本章在适用的高层钢结构体系中未列入钢框架－混凝土剪力墙（核心筒），是考虑到对这种体系的性能尚未进行系统研究。 1994年的美国北岭(Northridge)地震和1995年的日本阪神地震是两次震害特别严重的地震，尤其是钢结构焊接刚架连接的破坏十分严重。美国该地区的钢框架房屋破坏达100多幢，日本破坏的也不少，震后两国都进行了大量研究，对破坏原因进行了分析，采取了相应措施，制订了新标准。由于美、日是钢结构应用最多的国家，它们的新标准引起了各国钢结构设计、施工和研究人员的关注，在这次我国抗震规范修订中也有若干反映。 本介绍对于行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》中已有规定而这次变更不大的内容只作一般介绍，着重说明这次修订中的新内容。 多层工业建筑钢结构的抗震设计另有规定，列入本章附录，这里不拟作介绍。 材料 对抗震钢结构钢材的基本要求, 是参考AISC钢结构房屋抗震规定提出的。这些要求是:⑴强屈比大于1.2; ⑵有明显的屈服台阶;⑶伸长率大于20%(标距50mm); ⑷有良好可焊性。AISC的这些要求，在它的历次规范版本中都是如此，94年地震后也无变化。我国对抗震钢结构钢材的规定，与美国规定是一致的。 规定的前三条都是关于塑性的要求，它是抗震钢结构对钢材的最主要要求。可焊性当然是钢结构制作所必需的。高层钢结构要用厚钢板，而厚板的可焊性一般较差。当硫的含量较高就会出现焊接裂缝,引起层状撕裂,所以厚钢板要控制硫含量,满足国家标准《厚度方向性能钢板》的要求。《高钢规程》规定50mm以上的钢板要满足上述标准的要求，本规范考虑我国钢材的实际情况，将50mm以上改为40mm以上。 现在国家冶金工业局已经制订了《高层建筑结构用钢板》YB 4104－2000标准，它是参考日本JIS G 3136－1994建筑结构用钢材标准结合国内实际情况制订的，与我国现在采用的结构钢相比，降低了硫、磷含量和焊接碳当量，提高了屈服点和冲击功，可保证厚度方向性能Z15至Z35级。今后可以按该标准选用适合的国产钢材。 3. 高层钢结构体系和最大适用高度 3.1 结构体系 本节给出了高层民用建筑钢结构不同结构体系在各设防烈度时的合理高度限值, 与行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》中的规定大体一致, 补充了目前已在我国采用的巨型框架体系。筒体结构中列入了框架筒、筒中筒、束筒和桁架筒等已在实际工程中采用的各种筒体结构形式。混凝土核心筒-钢框架等混合结构暂不列入。 钢框架－混凝土核心筒（剪力墙）混合结构，1964年阿拉斯加地震曾出现倒塌事故，美国在地震区不采用，并认为当高度超过150m（45层）时是很不经济的。日本的第一幢高层钢结构霞关大厦是1968年建成的，日本地震烈度高，也不采用这种体系。为了降低人工费，1992年建造了两幢砼核心筒－钢框架混合结构，其高度分别为78m和107m，结合这两幢工程展开了一些研究，将其列为特种结构，采用要经日本建筑中心评定和建设大臣批准。据报导，至今尚未出现第三幢。 我国自80年代在不设防的上海希尔顿大酒店采用混合结构以来，应用较多。由于这种体系主要由混凝土核心筒承担地震作用，国内对其抗震性能和合理高度尚缺乏系统的研究，故本次修订暂不列入。（目前可按《高钢规程》规定的高度限值执行，并遵守双重抗侧力体系的有关抗震设计规定。） 为了促进多层钢结构的发展，使小高层钢结构设计较方便，又不违背防火规范关于层高划分的规定，本章对不超过12层的建筑的抗震设计适当放宽要求。为了表达方便，在条文中采用了12层以下和超过12层的用语。在结构体系上，8.1.5条对不超过12层的钢结构房屋作了较灵活规定，即可采用框架结构、框架－支撑结构或其它类型的结构。 3.2 适用的最大高度 结构体系 6、7度 8度 9度 框架 110 90 50 框架-支撑（剪力墙板）