80 年代我国高层建筑发展迅速，90 年代设计与施工技术进入新阶段

20世纪80年代是我国高层建筑设计、计算和施工技术迅速发展的时期，各大中城市普遍建设高度在100m左右或以上的建筑，以钢筋为主。建筑层数和高度不断增加，功能和类型越来越复杂，结构体系越来越多样化。

20世纪90年代，我国高层建筑设计与施工技术进入了新的阶段，不仅结构体系、建筑材料变得多样化，高度也大幅增加。

高层钢结构地震损伤及原因分析

钢结构被认为具有优良的抗震性能，在历次地震中，钢结构房屋的破坏程度小于钢筋混凝土结构，很少出现整体破坏或倒塌。但由于焊接、连接、冷加工等工艺技术以及外界环境的影响，钢材材料的优势会受到影响，特别是设计、施工和维护不当容易造成结构破坏。根据钢结构在历次地震中的破坏形式，可能的破坏形式分为以下几种：

1. 结构倒塌

结构倒塌是地震中结构破坏最严重的形式，造成结构倒塌的主要原因是结构各层屈服强度系数和抗变刚度沿高度分布不均匀，造成结构薄弱层的形成，这就要求在设计过程中应尽可能避免上述不利因素。

2. 节点销毁

节点损伤是地震中最常见的损伤形式。刚性连接的结构构件一般采用铆接或焊接连接。如果节点设计和施工存在缺陷，节点区域可能出现应力集中、受力不均，地震中连接很可能失效。梁柱节点可能出现的损伤现象主要表现为：铆接断裂、焊接部位错位、加劲板断裂屈曲、腹板断裂屈曲等。

3. 元件损坏

在历次地震中，多层建筑钢结构构件破坏的主要形式是支撑破坏、失稳、梁、柱的局部破坏。

（1）支座破坏与失稳。地震烈度较大时，支座受到反复的拉、压轴力作用，一旦压力超过支座的临界屈曲力，就会发生破坏或失稳。

（2）梁、柱局部破坏。对于框架柱，主要破坏形式为翼缘屈曲、翼缝撕裂，甚至框架柱出现水平裂缝或断裂。对于框架梁，主要破坏形式为翼缘屈曲、腹板屈曲开裂、扭转屈曲等。

4. 地基锚固损坏

钢构件与基础之间的锚固破坏主要表现在柱脚锚栓脱落、混凝土压溃导致锚固破坏、连接板断裂等，这种破坏形式已多次发生。通过对钢结构住宅震害的上述特点分析，钢结构虽然抗震性能良好，但在历次地震中也会遭受不同程度的震害，其原因与结构设计、结构施工、建筑质量、材料质量、日常养护等有关。为防止上述震害的发生，减少震害造成的损失，多层钢结构住宅的抗震设计必须严格遵循相关规定。

抗震设计基本要求

1、钢结构房屋的结构类型

钢结构住宅常见的结构体系有框架结构、框架-支撑结构、框架-抗震墙板结构、简化结构、巨型框架结构等。钢结构住宅的抗震性能取决于结构的选择。在进行实际工程设计时，需要综合考虑多种因素进行方案优化，在优化过程中确定其合适的结构体系。

2、钢结构房屋结构布置原则

钢结构住宅的结构体系和结构布置方式的选择，关系到结构的安全性、适用性和经济性。与其他类型的建筑结构一样，多层钢结构住宅也应尽可能采用规则的建筑平面布置。当结构复杂，平面、立面特别不规则时，可根据实际需要在适当位置设置抗震缝，从而形成多个较为规则的抗侧力结构单元。由于钢结构所能承受的结构变形比混凝土结构大，所以一般情况下不宜设置抗震缝，当必须设置时，其抗震缝宽度不应小于相应钢筋混凝土结构住宅的1.5倍。

3.钢结构房屋适用的最大高度及高宽比

结构类型和最大适用高度是根据结构总体高度和抗震设防烈度确定的。结构的高宽比是影响结构整体稳定性和抗震性能的重要参数，对结构刚度、侧向位移、振动形式等有直接的影响。高宽比是指建筑总高度与平面最小宽度之比。当高宽比较大时，一方面结构会产生较大的水平位移和PA效应，另一方面柱子会因倾覆力矩而产生较大的轴向力。因此，对钢结构房屋的最大高宽比需要设定一个限值，不宜大于合理的限值，若超过限值，应进行专门研究，并采取必要的抗震措施。

抗震设计的一般方法

钢材基本上是各向同性的均质材料，而且它质轻、强度高、延展性好，是一种非常适合建造抗震结构的材料。在地震作用下，高层钢结构住宅由于钢材材质均匀，强度容易保证，结构可靠性高；轻质高强的特点使钢结构住宅自重轻，从而减轻地震作用；良好的延展性使结构在大变形下不倒塌，从而保证了结构在地震作用下的安全性。但是，如果钢结构住宅设计制造不当，在地震作用下，可能造成构件失稳、材料脆化或连接处损坏，使钢材的性能不能充分发挥，造成灾难性的后果。因此，高层钢结构住宅的抗震设计十分重要和必要。

1.施工现场

选择建设场地时，应根据工程需要、地震活动性及有关工程地质资料对建设场地进行综合评价，宜选择开阔平坦的硬质场地土或密实均匀的干硬场地土等有利于建筑抗震的地区，避免选择软弱场地土、易液化土、条带状凸起的山脊、高耸的孤山、非岩质陡坡、采空区、河岸、坡缘等不利于建筑抗震的地区。

2. 地基和基础

为避免建筑物不均匀沉降导致结构开裂甚至倾斜，使结构构件过早进入塑性区，同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，不宜部分采用天然地基，部分采用桩基础。当地基为软粘土、可液化土或土层严重不均匀时，应加强基础的完整性和刚度。

3. 平面及立面布局

为了避免地震时建筑物发生扭转和应力集中或塑性变形集中，可能形成薄弱环节，建筑平面、立面布置应规则对称，质量分布和刚度变化应均匀。但不设置抗震缝时，应采用符合实际情况的计算模型。设置抗震缝时，应将建筑划分为规则的结构单元。我国《抗震规范》对高层钢结构住宅的最大适用高度和钢结构住宅的最大高宽比都有规定：

（1）结构体系应具有清晰的计算图和合理的地震作用传递路径。应具有多道抗震设防线，避免因某些结构或构件的失效而使整个体系失去抗震能力或失去承受重力的能力。应具有必要的承载能力、良好的变形能力和耗能能力。应具有合理的刚度分布和承载力分布，避免因局部减弱或突变而形成薄弱部位，导致应力集中过大或塑性变形集中。对于可能存在的薄弱部位，应采取措施提高其承载能力。

（2）在抗震结构体系中，结构构件及连接应具有良好的延性，避免发生脆性破坏，提高抗震结构的整体变形能力。因此，应合理控制钢结构构件的尺寸，防止局部失稳或整体失稳。如对梁翼缘、腹板的宽厚比、高厚比等有明确的规定。此外，构件之间的连接应加强，保证结构的完整性，抗震支撑体系应保证地震时结构的稳定性。

（3）女儿墙、挡土墙、雨棚、封墙等非结构构件应与主体结构可靠连接、锚固，避免地震时倒塌伤人，并造成附加震害。挡土墙、隔墙等与主体结构连接处应设置合理，避免主体结构损坏。应避免吊顶倒塌、大型吊饰坠落，无法避免时应采取可靠措施。

（4）建筑物在强震下的性能，不仅是对其抗震设计的考验，也是对其施工质量的考验。施工质量直接影响钢结构建筑的抗震性能。因此，抗震结构对材料和施工质量的特殊要求，应在设计文件中注明。建筑物施工应特别注意满足图纸上合理的抗震要求，注意材料选择，确保施工质量。

随着人们对于地震认知的不断提高，为了防止发生造成财产损失和人员伤亡的严重地震灾害，人们对高层钢结构住宅的抗震要求也不断提高。本文阐述了设计师在进行高层钢结构住宅的抗震设计时，应首先从概念设计入手，制定相对合理的设计方案，以保证住宅抗震设防目标的实现。