钢结构与钢筋混凝土结构抗震优势比较

钢结构与钢筋混凝土结构抗震优势比较一、材料分析比较“地震力”是惯性力，混凝土结构质量大，惯性力大；钢结构质量小，惯性小。所以在相同的地震作用下，混凝土结构受到很大的力，钢结构受到的力小。这是外因。内因，钢结构材料强度高，耗能强，是延性材料，有屈服台阶，通过包络曲线来耗能。而混凝土是脆性材料！钢结构所用的是钢材最低是用Q235，大部分的钢结构材料用的都是Q345。钢结构的阻尼比一般在0.01－0.02之间，钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03－0.08之间。阻尼比小，在地震力作用下，变形大，因为钢结构韧性好，通过变形消耗地震能量，且容易恢复。钢结构较为柔软主要通过弹塑性变形吸收能量，较混凝土而言脆断的可能性低得多，一般认为10层以下的钢结构建筑物基本不会发生倒塌事故。二、结构设计计算方式分析钢结构采用弹性理论设计的，其构件能够在地震小幅度变形后再恢复；而钢筋混凝土结构是刚性理论设计的，不能变形，就不能吸收地震的能量。跨度越大越实惠，可回收，环保符合绿色建筑理念由于钢材塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，其次钢材匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定，因此，钢结构的抗震性能比钢筋混凝土结构的抗震性能好。三、模型分析1、钢结构在荷载作用下的位移变形2、混凝土在相同荷载作用下的位移变形荷载表格2层梁恒载2层楼板活荷载2层楼板恒荷载屋顶板活荷载屋顶板横荷载屋顶梁恒载10KN/M23KN/M23KN/M23KN/M25KN/M25KN/M2以上结构为钢结构和钢筋混凝土结构模型，两种结构在相同的荷载作用下，钢结构沿1、2、3轴的位移分别是0.00919mm、-0.00570mm、-15746mm。钢筋混凝土沿1、2、3轴的位移分别是0.00909mm、-0.00909mm、-0.15255mm。从模型位移分析里看，加上钢结构震后快速恢复的特点，而混凝土结构属于刚性结构，变形后不可恢复原形，从而钢结构在抗震的方面要优于钢筋混凝土结构。四、综合分析从两种结构的材料分析和设计计算方式比较，模型分析比较，能很明确的知道钢结构建筑从抗震和结构稳定性来看，都优于钢筋混凝土结构建筑，这也是欧美发达国家50%以上的建筑为钢结构建筑的原因。TheEarthquakeadvantageofsteelframestructureandconcretestructure1、ThematerialanalysisSeismicforceistheinertiaforce,thequalityofconcretestructuresisbiggestthansteelframestructure;sotheinertiaforcesofconcretestructuresisbiggestthanthesteelframestructures.inthesameearthquake,concretestructuresubjecttoconsiderableforce,thesteelstructureissmaller.thisisexternalreason.steelframestructurehavehighstrengthsteelmaterials,ductilematerials,energyconsumptionisfast,yieldstepsisbenefittoenergyconsumption.ButConcretestructureisabrittlematerial.SteelstructurewiththeminimumofsteelQ235,mostofthesteelmaterialsusedareofQ345.Thesteelstructureofthedampingratioisgenerallybetween0.01-0.02,thedampingofreinforcedconcretestructuresthantheaveragebetween0.03-0.08.Thedampingratiosmaller,theseismicforcehavelargedeformation,thesteeltoughnessisgood,theseismicenergyconsumptionbydeformation,soeasytorestore.Thesteelstructureisrelativelysoft;absorbenergythroughelastic-plasticdeformationthantheconcrete,thepossibilityofbrittlefractureismuchlower,generallybelowthe10-floorsteelbuildingsdonotcollapseaccidentoccurred.2、TheanalysiscomparisonoftwostructuraldesigncalculationsSteelstructuredesignedusingthetheoryofelasticity；itscomponentscanrecoveryafterearthquakedeformation，reinforcedconcretestructureisrigiddesigntheorycannotbedeformed，itcannotabsorbtheenergyoftheearthquake，soSpanbiggerandmoreaffordable,recyclable,environmentalprotectionandmeetthegreenbuildingconcept。Steelductility,toughness,largedeformation,canwellwithstandthedynamicloads，andSteelhomogeneousandisotropic,isanidealelastomer。Conformwithbasicassumptionofthegeneralengineeringmechanics，sotheseismicperformanceofsteelstructuresisbetterthanconcretestructures.3、StructuralmodelanalysisLoadformfirstfloorbeamdeadloadfirstfloorslabLiveloadfirstfloorslabdeadloadrooffloorslabliveloadroofslabdeadloadroofbeamdeadload10KN/M23KN/M23KN/M23KN/M25KN/M25KN/M2（1）、Displacementdeformationofthesteelstructureintheloads（2）、DisplacementdeformationoftheconcretestructureinthesameloadsTheabovestructureofsteelandreinforcedconcretestructuralmodel。Twostructuresinthesameloads，Thesteelstructurealongthe1,2,3axisdisplacementis：0.00919mm、-0.00570mm、-15746mm。Reinforcedconcretealongthe1,2,3axisdisplacementis0.00909mm、-0.00909mm、-0.15255mm。thedisplacementanalysisfromthemodelanalysis，andthecharacteristicsoffastrecoveryinthesteelstructureaftertheearthquake，theconcretestructureisarigidstructure，deformationcannotrestoreaftertheprototype，steelstructuresissuperiortoreinforcedconcretestructureinseismicareas。4、AcomprehensiveanalysisMaterialsanalysisanddesignmethodofcalculation，modelanalysisandcomparison，thetwostructuresisveryclearthatweknowthesteelconstructionofseismicandstructuralstability,superiortoreinforcedconcretestructures,whichisthedevelopedcountriesinEuropeandtheUnitedStatesmorethan50percentoftheconstructionofsteel。thatisreason.