提高钢结构抗震性能的新途径

7.4　提高钢结构抗震性能的新途径

(1)改进钢结构节点连接设计

1)为了改进梁柱连接的抗震性能，国内外的学者们提出了补充梁腹板与抗剪连接板之间的焊缝、梁端加盖板和梁端加腋等加强连接的方式，以及狗骨式等通过削弱梁截面来外移塑性铰等多种措施。

2)近年来的研究表明，梁柱采用半刚性连接方式具有较好的延性，梁柱间相对转角变形能力可超过0.06rad，其在低周反复加载试验中的破坏形式是端板的翘曲；而且在竖向荷载作用下，半刚性连接比刚性连接和铰接更能充分地利用截面。

3)强化钢结构建筑在大震下的防倒塌验算与设计，可使各类钢结构房屋都能满足“大震不倒”的抗震设防目标。

(2)采用低屈服点钢耗能构件

低屈服点钢耗能构件体现出刚“柔”并济，以低屈服点钢的“柔”来耗散钢构架中的地震动能量，来实现“舍车保帅”的抗震目标。

低屈服点钢具有屈服强度低，强度稳定，变形能力强的特点。在地震和风振作用时，用低屈服点钢制作的阻尼器，在主体结构发生塑性变形前首先进入屈服，其屈服强度较低且相对稳定，同时具有足够的塑性变形能力以吸收大量的地震、风振能量。低屈服点钢制作的阻尼器的屈服形式主要有剪切屈服型和轴向屈服型。剪切屈服型低屈服点钢阻尼器的主要形式有钢板阻尼器、钢板减震墙等，轴向屈服型低屈服点钢阻尼器的主要形式有屈曲约束耗能支撑。从文献［20］中介绍的开孔式加劲阻尼器HADAS的试验情况来看，其塑性滞回性能很好，可获得较高的初始刚度。其试验照片见本书第12章图12-16所示。从HADAS在西安长乐苑招商局广场4号楼抗震加固中的应用，以及在上海移动万荣局框架结构抗震加固中的应用可以看出，开孔式加劲阻尼器HADAS设计简单灵活，安装方便，应用前景看好。

(3)采用和推广隔震技术

隔震体系通过延长结构的自振周期来降低结构的水平地震作用，这一点已被国外强震所证实。隔震技术有多种方案，如橡胶支座隔震、摩擦滑移隔震、滚动隔震、支撑式摆动隔震和混合隔震等。目前研究和应用最多的是橡胶支座隔震，其中尤以铅芯橡胶支座应用最为广泛，它能在竖向支承结构的同时，提供水平柔性和恢复力，并能提供所需的滞变阻尼。隔震层一般设在上部结构和基础之间，即结构首层底部、地下室底部或顶部。美国、日本、新西兰、加拿大等国已制定了隔震与耗能减震设计的规范或标准。我国也在《建筑抗震设计规范》(GB50011)中纳入了隔震与消能减震的内容，并制定了《建筑隔震橡胶支座标准》、《夹层橡胶垫隔震技术规程》。

钢结构建筑由于本身质量相对较轻，相同设防烈度下采用隔震措施与非隔震措施的建筑相比，其单位面积的造价增幅很少。从抗震安全角度来说，这个小的代价非常值得付出，而且也是有市场的。