钢结构特点：
强度高、延展性好、重量轻、抗震性好
一般情况下，在相同场地和强度条件下，
钢结构房屋的地震破坏程度小于钢筋混凝土结构房屋。
地震破坏示例和比较
1985 年墨西哥城地震对钢铁和钢筋混凝土结构的破坏
地震时多层钢结构的损坏类型有三种：节点连接损坏；构件损坏；结构倒塌。
1. 节点连接破坏
1978年宫城县东海地震（震级7.4级）
1978年宫城县东海地震钢结构建筑受灾类型统计
震害调查发现，梁柱连接节点的破坏大多发生在梁的下翼缘，而上翼缘的破坏较少
可能原因：1、楼板与梁的节点变形导致下翼缘应力增大；2、腹板位置下翼缘焊接中断，是焊缝缺陷的重要来源
地震后梁柱焊接连接处观察到的失效模式
1.美国（北岭）地震
2. 阪神地震
模式1——法兰断裂模式2.3——热影响区断裂模式4——隔膜断裂
梁柱刚性连接中裂缝或断裂的原因（4 分）：
1.焊缝缺陷：如裂纹、焊底、夹渣、气孔等。这些缺陷会成为裂纹甚至断裂的根源。
2、三轴应力：梁柱连接焊缝变形是由于梁、柱的约束所致，焊接后焊缝处有残余三轴拉应力，使材料变脆。
3、结构缺陷：由于焊接工艺的要求，在梁翼缘与柱连接处设有衬板，实际工程中，衬板焊接后留在结构上，使衬板与柱翼缘之间形成“人为”裂纹，成为连接裂纹发展的根源。
4.焊缝金属冲击韧性：冲击韧性低使连接容易产生脆性
破坏已成为造成节点破坏的重要因素。
图“人造”裂缝
2. 元件损坏
多层建筑钢结构构件损坏的主要形式有：
1. 支撑屈曲：当地震时支撑所受压力超过其临界屈曲力时，支撑就会失效。
2、梁、柱局部失稳：梁或柱在地震作用下反复弯曲，在最大弯矩截面附近可能因弯曲过度而产生翼缘局部失稳破坏。
支撑扣合
梁和柱的局部不稳定
3. 柱子的水平裂缝或断裂
1995年日本阪神地震，芦屋市阪神地震带内的52栋高层钢结构住宅建筑共有57根钢柱断裂，其中7根钢柱断裂于与支架连接处，13根钢柱断裂于母材处，37根钢柱断裂于拼接焊缝处。
钢柱断裂属意外事件，分析原因认为，地震发生时柱体受到竖向动拉，应变率过大导致材料脆性增加，加之地震发生时正值日本严寒冬季，钢柱位于室外，钢材温度低于0℃，在焊缝、弯矩、剪力等不利作用下，导致柱体横向断裂。
3. 结构倒塌
结构倒塌是地震中最严重的结构损坏形式。
钢结构建筑虽然抗震性能好，但在地震时也有倒塌的情况。
1995 年日本阪神地震期间，周邊地震對鋼結構建築物的损坏。
多层钢结构的选型及结构布置
1.结构选择
在结构选型方面，多层与高层钢结构并没有严格的界限，为区分结构的重要程度，对结构抗震措施的要求也有所不同。
我国《建筑抗震设计规范》（-2001）规定，12层以上的建筑为高层钢结构建筑，12层以下的建筑为多层钢结构建筑。
有抗震要求的多层建筑钢结构可采用下列结构体系：
1.纯框架结构：
框架体系是由纵横向多个平面框架组成的抗侧力结构，承受水平荷载，同时也承受竖向荷载，延性较好，但抗侧力刚度较差。
2.框架-支撑结构体系
框支体系是在框架体系中，沿结构纵向和横向均匀布置一定数量的支撑而形成的结构体系。在框支体系中，框架为剪切结构，底部层间位移较大；支撑为弯曲结构，底部层间位移较小。两者并联连接，可明显减小建筑物下部的层间位移。因此，在相同的侧向位移限值标准下，对于高于框架体系的房屋，可采用框支体系。
①支撑类型
支撑类型的选择与抗震性能有关，也与建筑的层高、柱距、建筑使用要求等有关。
A. 中心支持
中心支撑是指斜杆、横梁、柱子汇聚于一点，或两根斜杆与一根横梁汇聚于一点，或与一根柱子汇聚于一点，但汇聚时无偏心的支撑体系。
如右图所示：
中心支撑类型（支撑架）
（a）X型支撑；
（b）单斜支撑；
（c）人字形支撑；
（d）K形支撑；
（e）V 型支撑
b.偏心支撑
偏心支撑是指支撑斜杆至少有一端与梁相交（不在柱节点处），另一端
可将其一端连接在梁与柱的交叉处，也可以偏离另一根支撑斜拉杆一定长度与梁连接。
支撑斜拉杆端部与立柱之间形成吸能梁段，或两支撑与杆件之间形成梁段。
吸能梁段的支撑。
偏心支撑型式（偏心支撑架）（a）门式1型；（b）门式2型；（c）单斜杆型；（d）人字型；
a.框架-中心支撑结构体系
通过支撑虽然增加了框架的刚度，但支撑在受到压力时会发生屈曲，支撑屈曲会导致原结构的承载力降低。
b.框架-偏心支撑结构体系
可利用偏心梁段的剪切屈服来限制支座的压缩屈曲，使结构具有稳定的承载能力和良好的耗能性能，侧向力刚度介于纯框架和中心支撑框架之间。
3. 框架-剪力墙板体系
框架-剪力墙板体系是以钢框架为基础，设置一定数量的剪力墙板。
剪力墙板的主要类型：
① 钢板剪力墙板
②内置钢板支撑剪力墙板
③ 带竖缝的钢筋混凝土剪力墙板
内置钢板剪力墙板与框架连接
带竖缝剪力墙板与框架之间的连接
4. 框筒结构体系
筒体结构体系具有较大的刚度、较强的抗侧力能力，能形成较大的使用空间，是超高层建筑一种经济有效的结构形式。筒体结构体系根据筒体的排列、组成及数量可分为框架筒体、桁架筒体、筒中筒体和束筒体等。
（1）其实就是密集柱框架结构
(2)框架结构梁柱节点宜采用刚性节点。
（3）由于梁的跨度较小，刚度较大，周边柱近似形成一个薄壁圆筒，整体受到弯曲。
（4）具有较大的侧向刚度和承载能力
因此高层建筑多采用框筒结构。
2.高层钢结构布置原则
1、各类钢结构建筑适用高度
钢结构房屋适用最大高度（m）
2、各类钢结构建筑适用的高宽比
适用钢结构房屋最大高宽比
3.高层钢结构布置要求
高层钢结构建筑除满足一般要求外，还应满足
①两个方向支撑架的布置应基本对称，且支撑架之间的楼面长宽比不宜大于3。
② 设置地下室时，框架—支座（抗震墙板）结构中竖向连续布置的支座（抗震墙板）宜延伸至基础；钢框架柱宜至少延伸至地下一层，其竖向荷载应直接传递至基础；
③对于8度、9度，宜采用偏心支撑、设竖缝的钢筋混凝土抗震板墙、内置钢板支撑或其他消能支撑；
④12层以下的钢结构房屋一般可采用框架结构、框架-支撑结构或其他结构型式；
⑤ 12 层以上的钢结构建筑，当地震烈度为 8 度或 9 度时，宜采用偏心支撑、带竖缝的钢筋混凝土抗震墙板、内置钢支撑的钢筋混凝土墙板或其他消能支撑与筒体结构形式，此时顶层可采用中心支撑；
⑥ 对于12层以上的钢框架筒结构345钢材的设计值，必要时可设置由筒体外伸臂与周边桁架组成的加强层；
⑦ 楼板宜采用波形钢板、现浇钢筋混凝土组合楼板或非组合楼板。
钢构件抗震设计及构造措施
钢构件的设计包括以下内容
（1）零部件强度验证；
(2)构件稳定承载力验证；
（3）为保证构件截面塑性变形充分发展，局部
不稳定状态不先于构件整体不稳定，且应严格限制构件的宽厚比；
(4) 校核受压构件的长细比和受弯构件塑性铰处侧向支撑点与相邻侧向支撑点之间的构件最大侧向长细比。
1.钢梁
钢梁的地震损伤主要表现在梁的整体侧向失稳和局部失稳。钢梁的强度和变形随板的宽厚比、侧向支撑长度、弯矩梯度、节点连续结构等变化很大。在抗震设计中，为满足抗震要求，钢梁必须具有良好的延性。因此，必须正确设计截面尺寸，合理布置侧向支撑，注意连接构造，以保证充分发挥变形能力。
（1）梁强度
钢梁在重复荷载作用下的极限荷载会比单调荷载作用下的极限荷载小345钢材的设计值，但考虑楼板的约束，梁的承载力会明显提高。因此，钢梁在静力荷载作用下的承载力计算与一般钢结构相同，计算时采用截面塑性发展系数和承载力地震调整系数。计算多次地震作用下的构件承载力时，支撑梁的内力乘以不小于1.5的增大系数。
（2）梁的整体稳定性
钢梁的整体稳定计算公式与静力荷载作用下的钢结构计算公式一般相同，并带有承载力抗震调整系数。当梁设有侧向支撑，且满足规范对受压翼缘自由长度与宽度之比的限制时，可忽略整体稳定。对于抗震设防7度及以上的高层钢结构，梁受压翼缘侧向支撑点间距离与梁翼缘宽度之比应满足塑性设计规范对长细比的要求。
（3）梁、柱宽厚比
一组日本制造的梁柱试件，研究其在重复载荷下的应力和变形
重复载荷作用下梁柱试件的应力与变形：
框架柱的转动变形能力要求较框架梁低。
框架柱板宽厚比限值可大于框架梁板宽厚比限值
宽厚比限值要求：
不大于12层框架结构梁柱板宽厚比限值
2.钢柱
（1）钢柱计算长度
框架柱抗震设计中，计算多种地震组合下柱的稳定时，柱的计算长度系数，对纯框架体系，当有侧向位移时，按《钢结构设计规范》（）取值；对有支撑或剪力墙的体系，当层间位移不超过层高的1/250时，按《钢结构设计规范》（）取值。对纯框架体系和支撑或剪力墙体系，当层间位移不超过层高的1/10000时，当无侧向位移时，按《钢结构设计规范》（）取值。
（2）强柱弱梁设计
强柱弱梁是抗震设计的基本要求。在地震作用下，塑性效应在梁端形成，而不是在柱端形成，此时框架具有较大的内力重分布和耗能能力。为此，柱端应比梁端有较大的承载力储备。对于抗震框架柱，在框架任一节点处，柱截面塑性抵抗弯矩和梁截面塑性抵抗弯矩应满足下列要求：
如果满足下列条件，则可不采用上述公式计算
（3）节点域设计
①节点域屈服承载力
研究表明，节点域不宜过厚或过薄，过厚则节点域不能起到吸能作用，过薄则框架侧向位移过大。节点域的屈服承载力应满足公式（8-14）的要求：
②节点域稳定性及抗剪承载力验证
为了保证柱、梁连接处的节点区腹板在大地震作用下不至于局部失稳，以吸收和耗散地震能量，柱在柱与梁连接处应设置与梁上下翼缘相对应的加劲肋，使被柱翼缘包围的地方形成梁柱节点区。节点区柱的腹板厚度一方面应满足腹板局部稳定的要求，另一方面应满足节点区的抗剪要求。为保证工字型柱、箱形截面柱节点区的稳定性，节点区腹板厚度应满足。
3. 中心支撑架抗震构造措施
（1）张拉支撑布置要求
（2）受压支撑构件的要求
为了限制由于支座屈曲而引起支撑板局部屈曲对支座承载力和耗能能力的影响，支撑板的宽厚比需更加严格限制，其宽厚比不宜大于下表规定的限值：
为保证支撑杆件具有一定的最小耗能性能，中心支撑杆件的长细比不宜大于下表的限值：
另外，当支撑为由填充板连接的双肢组合构件时，填充板间肢长细比不宜大于构件最大长细比的1/2，且不宜大于40
（3）支持节点要求
当结构超过12层时，支撑宜采用H型钢，两端与框架可采用刚度结构连接。
当结构不超过12层时，若支撑与框架采用节点板连接，则沿支撑杆件方向支撑端部至节点板埋置点的距离不宜小于节点板厚度的2倍。
4 偏心支撑框架的抗震构造措施
（1）消能梁截面长度
满足下式要求的净长度a为剪切屈服型耗能梁段：
（2）耗能梁截面材料及板宽厚比要求
偏心支撑框架主要依靠耗能梁截面的塑性变形来耗散地震能量，因此对耗能梁截面的塑性变形能力要求较高，一般钢材的塑性变形能力与其屈服强度成反比，耗能梁截面所用钢材的屈服强度不能太高。
为保证耗能梁段在重复应力作用下具有稳定的塑性变形能力：
1) 消能梁截面腹板不得加焊附加板以增加其承载力
