钢结构震害情况

时间：2023-10-11 百科知识版权反馈

【摘要】：2008年汶川强地震破坏中，由于钢结构具有很好的延性，相对于钢筋混凝土结构的破坏程度要小，尤其是充分考虑抗震设计的钢结构建筑很少发生破坏。而采用轻型钢结构屋面的厂房在大震中表现良好，由此验证了轻型钢结构屋面具有良好的抗震能力。另外，一些轻型钢结构支承的采光顶基本完好，地震对其影响不大，采光顶重量较小可能是主要原因。

7.1　钢结构震害情况

一般来说，钢结构在强震作用下，其强度方面是足够的，但其侧向刚度可能不足。钢结构在地震作用下虽很少有整体的倒塌，但常发生局部破坏和材料的脆性破坏。例如，1985年9月19日，墨西哥城发生8.1级大地震，震后人们发现，1957年以前采用的钢结构体系(如交叉支撑结构)发生严重破坏，而以后普遍采用的抗弯框架体系和抗弯框架-支撑体系除了Pino Suarez综合楼发生倒塌外，只有2栋结构有损伤。1994年美国Northrige发生6.7级地震，震后未发现倒塌的钢结构建筑。钢结构的破坏形式主要为：①框架节点区的梁柱焊接连接破坏；②竖向支撑的整体失稳和局部失稳破坏；③柱脚焊缝破坏及锚栓失效。

1995年1月17日，日本阪神发生7.2级大地震，钢结构建筑中震害严重和数量较多的主要是年久失修的简易型低层钢结构，但也有建于20世纪70年代后期的钢结构建筑遭受破坏，而在1981年新的日本抗震规范颁布后按新规范设计的建筑很少破坏。其主要破坏形式为：①钢柱脆断；②支撑及其连接板的破坏；③梁柱节点的破坏。

2008年汶川强地震破坏中，由于钢结构具有很好的延性，相对于钢筋混凝土结构的破坏程度要小，尤其是充分考虑抗震设计的钢结构建筑很少发生破坏。但是，有些钢结构建筑的倒塌和钢柱的脆性断裂，以及支撑屈曲和数量较多的梁柱节点破坏，已引起了工程界的重视。2008年汶川地震中钢结构的典型震害如下：

(1)柱间钢支撑震害

由于厂房钢屋架在这次地震中所遭受的实际地震烈度一般不超过10度，加之其抗震性能良好，所以没有明显的震害。但是屋盖支撑和柱间支撑屈曲失稳的很多，因此钢支撑的长细比还要从严控制。

在图7-1中，柱间支撑上设置平台，使原来只受拉、压力的杆件承受了弯矩，支撑与柱子的连接弱于杆件，不符合“强节点弱杆件”的抗震要求。

图7－1　柱间支撑从柱子中拔出(绵竹市汉旺镇)

在图7-2和图7-3中，柱间支撑交叉点节点板和杆件的焊缝削弱了节点板的强度，节点板的大小和厚度偏小，说明连接及焊接质量需要加强控制。

图7－2　柱间支撑交叉点节点板破坏(天水)

图7－3　柱间支撑交叉点节点板断裂(天水)

图7-4中，框排架柱间的钢支撑的屈曲保护了柱子，使结构满足了“大震不倒”的设防目标。图7-5中，支撑上、下不对称，节点受力复杂，杆件是按受拉杆件设计的，因而长细比大，这样，当杆件受压时屈曲失稳，保护了整体结构。实际上，柱间支撑的变形消耗了地震能量，间接保护了柱子(支撑维修很方便，而柱子加固则相对困难)，实现了大震时钢支撑充当第一道抗震防线的作用。

图7－4　安县某厂房柱间支撑屈曲

图7－5　柱间支撑整体变形

(2)钢屋盖震害

在2008年汶川地震中，9度以上极震区的单层工业厂房屋盖，凡是采用20世纪50年代经典体系(混凝土屋架、大型屋面板)的基本上全部损坏，这种重量很大、整体性差的屋盖大批塌落，许多重要的、贵重的设备被毁，其损失远大于屋盖本身。而采用轻型钢结构屋面的厂房在大震中表现良好(见图7-6)，由此验证了轻型钢结构屋面具有良好的抗震能力。

图7－6　东方汽轮机厂钢结构厂房用轻质屋盖和大型屋面板的不同表现

另外，一些轻型钢结构支承的采光顶基本完好，地震对其影响不大，采光顶重量较小可能是主要原因。图7-7所示是位于绵竹市汉旺镇的东方汽轮机厂体育馆在汶川地震中的震害情况：图(a)、(b)所示的轻钢结构屋盖在地震中基本完好，整个网架没有震损的情况；图(c)所示网架屋顶盖下弦上的挂灯被震落的情景。图7-8、图7-9及图7-10所示的轻型钢结构门式刚架结构都基本完好无损。

从图7-9可以看出门式刚架的抗震性能较好，在地震中基本完好。

(3)钢构件震损情况

从图7-11可见，一定要保证重要设备厂房钢屋架的抗震性能，尤其要保证竖向构件的强抗剪抗弯能力，以及屋盖与柱顶的可靠连接，否则屋面结构坠落砸坏设备的价值可能要远远大于建筑构件本身的造价。