鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、重量輕、延性和韌性好，綜合抗震性能好，但也曾發(fā)生過在地震中倒塌的重大事故。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)( seismic design)時(shí)，應(yīng)從歷次震害中吸取教訓(xùn)，除了在強(qiáng)度和剛度上提高結(jié)構(gòu)的抗力外，還要從如何增大鋼結(jié)構(gòu)在往復(fù)荷載作用下的塑性變形能力和耗能能力( energy absorbing capacity)，以及減小地震作用(earthquake action)方面全面考慮，做到既經(jīng)濟(jì)、又可靠。
結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一門專門的課程，本節(jié)只擬簡(jiǎn)要介紹與鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)的抗震設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
10. 4.1 鋼結(jié)構(gòu)的震害特點(diǎn)
歷次地震表明，在同等場(chǎng)地、地震烈度( seismic intensity)條件下，鋼結(jié)構(gòu)房屋的震害要較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的震害小得鄉(xiāng)。以1985年9月墨西哥城大地震（里氏8.1級(jí)）的震害為例，其中倒塌和嚴(yán)重破壞的鋼結(jié)構(gòu)房屋為12棟，而鋼筋混凝土房屋卻有127棟。
鋼結(jié)構(gòu)的震害主要有節(jié)點(diǎn)連接的破壞、構(gòu)件的破壞以及結(jié)構(gòu)的整體倒塌三種形式。
1．節(jié)點(diǎn)連接的破壞
(1)框架梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的破壞
1994年美國諾斯里奇( Northridge)地震和1995年日本阪神地震均造成了很多梁柱剛性節(jié)點(diǎn)的破壞。
圖10.4.1是諾斯里奇地震時(shí)，H形截面的梁柱節(jié)點(diǎn)的典型破壞形式。由圖中可見，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)破壞發(fā)生在梁端下翼緣處的柱中，這可能是由于混凝土樓板與鋼梁共同作用，使下翼緣應(yīng)力373
增大，而下翼緣與柱的連接焊縫又存在較多缺陷造成的。圖10.4.2示出了焊縫連接處的多種失效模式。保留施焊時(shí)設(shè)置的襯板，造成下翼緣坡口熔透焊縫的根部不能清理和補(bǔ)焊，在襯板和柱翼緣板之間形成了一條“人工縫”，在該處形成的應(yīng)力集中促進(jìn)了脆性破壞的發(fā)生，這可能是造成破壞的重要施工工藝原因。
圖10.4.2 諾斯里奇地震中梁柱焊接連接處的失效模式
(a)焊縫一柱交界處完全斷開；(b)焊縫一柱交界處部分?jǐn)嚅_；(c)沿柱翼緣向上擴(kuò)展，完全斷開；
(d)沿柱翼緣向上擴(kuò)展，部分?jǐn)嚅_；(e)焊趾處梁翼緣裂通；(f)柱翼緣層狀撕裂；
(g)柱翼緣裂通（水平方向或傾斜方向）；(h)裂縫穿過柱翼緣和部分腹板
圖10.4.3a是阪神地震中帶有外伸橫隔板的箱形柱與H型鋼梁剛性節(jié)點(diǎn)的破壞形式，(b)圖中的“1"代表了梁翼緣斷裂模式；“2"及“3"代表了焊縫熱影響區(qū)的斷裂模式；“4"代表柱橫隔板斷裂模式。鋼結(jié)構(gòu)工程連接破壞時(shí)，梁翼緣已有顯著的屈服或局部屈曲現(xiàn)象。此外，連接裂縫主要向梁的一側(cè)擴(kuò)展，這主要和采用外伸的橫隔板構(gòu)造有關(guān)。
(2)支撐連接的破壞
在多次地震中都出現(xiàn)過支撐與節(jié)點(diǎn)板連接的破壞或支撐與柱的連接的破壞。1980年在日本的宮城縣一大木地震中，一棟兩層的框架一支撐結(jié)構(gòu)（兩層倉庫），由于支撐節(jié)點(diǎn)的斷裂，使倉庫的第一層完全倒塌。
采用螺栓連接的支撐破壞形式如圖10.4.4所示，包括支撐截面削弱處的斷裂、節(jié)點(diǎn)板端部剪切滑移破壞以及支撐桿件螺孔間剪切滑移破壞。
圖10.4.4支撐連接破壞
支撐是框架一支撐結(jié)構(gòu)中最主要的抗側(cè)力部分，一旦地震發(fā)生，它將首當(dāng)其沖承受水平地震作用，如果某層的支撐發(fā)生破壞，將使該層成為薄弱樓層，造成嚴(yán)重后果。
2．構(gòu)件的破壞
(1)支撐桿件的整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)和斷裂破壞
