钢结构抗震分析

钢结构抗震分析

崔卫光

天津市政工程设计研究院 天津 300051

摘要：在社会经济水平和人们生活水平显著提升的背景下，对房屋建筑的安全性能提出了更高的要求。而我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，其地震断裂带十分活跃。地震的发生，不仅会危害人们的日常生活，而且还会在一定程度上对人民的生命安全构成威胁。因此，我们就应加强研究与分析钢结构抗震存在的问题及建议，这样就能不断的提高房屋建筑的抗震性能，以此就能有效的提高人们的居住安全性。本文就针对钢结构抗震存在的问题及建议展开具体的分析与讨论。

关键词：钢结构；抗震；问题及建议

引言

钢结构由于自重轻、强度高、韧性及塑性好、装配化程度高、绿色节能等诸多优点，深受建筑师及结构师青睐，被广泛应用，尤其在大跨度超高层方面优势明显。在我国一系列政策的鼓励下，钢结构工程发展迅猛，迎来行业发展的春天。由于我国处于多条地震带上，地震灾害频发，给人民生命财产安全带来极大威胁。因此必须认真研究钢结构抗震性能，优化设计与施工，为广大人民群众提供安全可靠的钢结构建筑。

1钢结构震害分析

钢结构破坏大致分为两类：一是整体破坏，即结构整体坍塌；二是局部破坏，包括出现超过规范允许的位移和变形，构件丧失承载能力，连接节点开裂松动，失效等。钢结构房屋在强震作用下往往表现为强度有余而侧向刚度不足。在往复地震力作用下钢结构会产生如下破坏形式：其一，结构坍塌，这种破坏形式多是由于竖向刚度分布不均匀，楼层承载力突变，形成薄弱层引起。其二，梁柱节点破坏，历次震害表明，节点破坏是发生最多的一种破坏形式。由于钢结构的特殊性，钢材本身可能存在材料缺陷，施工过程中焊接或螺栓连接也可能存在缺陷，设计上构造不合理等原因，梁柱节点处容易产生应力集中或受力不均匀，地震力作用下会出现裂缝，焊接脱落，脆性断裂，加劲板或腹板的层状撕裂或屈曲等。其三，竖向支撑的整体或局部失稳，支撑为结构提供了较大的侧向刚度，地震力作用下，支撑构件的轴向力加大，一旦超出其临界力，即发生失稳。局部失稳多发生在梁柱翼缘，由于截面尺寸构造不合理，如长细比或宽厚比不满足规范要求震作用下可产生构件的屈曲失稳，发生破坏。其四，柱脚破坏，由于地脚埋置深度不满足计算要求，承受较大水平力的柱脚未布置抗剪键或抗剪键布置有误，柱脚混凝土短柱配筋不足等原因，柱脚会发生由于混凝土破碎或柱脚拔出而造成柱脚破坏，引发结构倒塌。

2钢结构建筑中主要的抗震体系

2.1框架钢结构体系

在框架结构之中，主要由两个不同部分组成，分别为纵向、横向框架结构以及抗侧拉构件。采用框架结构进行施工的过程中，工艺较为简便，而且所需建设周期相对短，在建筑领域中的应用越来越广。若是单纯的采用框架结构，则钢结构的侧向刚度相对不高，若是工程高度相对高，需要进一步增加梁结构以及柱结构的面积，如此便易导致钢结构发生失稳问题，所以，一般钢结构适宜应用在层高相对较低的建筑工程之中。

2.2钢框架-抗剪结构

钢框架-抗剪结构是在纯框架结构的基础上而建立的，但是其的抗侧移功能又高于纯框架结构体系，这样就能在一定程度上有效的满足30层以上建筑在风负载以及地震中的需求。但是，钢框架-抗剪结构体系存在着剪力墙刚度较大的现象。因此，当房屋建筑受到强烈的地震时，就会引发整个房屋建筑的脆性破坏，从而也就影响了整个建筑的居住安全。而带缝剪力墙通过设置相应的钢筋混凝土墙板，并运用竖缝中两块重叠的石棉纤维板在地震中所表现出来的塑性状态，来实现对地震中较大能量的吸收，这样就能提高整个房屋建筑的承载力。

3提升钢结构建筑抗震性能的建议

3.1应当将钢结构建筑建设于有利的场地之中

首先，在选择相应的地址时，应避免不利因素对其的影响，这样才能提高整个钢结构的安全性能。其中，对于钢结构建筑不利的区域一般指地质情况相对复杂区域，即：由于地震而引起的滑坡问题和泥石流问题。因此，在对钢结构建筑进行建设的过程中，就应将其建设于安全性相对较大的区域，这样就能在一定程度上有效的降低地震灾害对钢结构建筑的影响，以此来确保人们的居住安全。

2.2合理选材

建筑用钢结构材料主要分为钢材和连接材料两大类。材料性能好坏直接影响到钢结构的可靠性。设计师应综合考虑结构的重要性，荷载特征，结构形式，应力状态，连接方式，工作环境，材料厚度及价格等因素，选用合理的材料以保证结构安全。

3.3完善节点设计

首先需要考虑到钢结构的整体构架，包括各种材料及结构之间的搭配情况，选择合适的位置设置节点。还需充分考虑到钢结构在建筑物中应当起到的作用，除了抗震效果之外，还有其他多种性能，注重建筑物的整体使用质量。除此之外还有一个非常重要的需要考虑到的因素，但就是当地的环境状况，因为所处地理环境会对建筑物的使用造成很大程度上的影响，再加上不同类型的建筑物其构造有所不同，因此需要将上述内容与建筑物的整体构造情况进行充分的结合，进而对钢结构进行合理的设计，再落实到节点设计上。设计人员需要具备非常强的设计能力，同时工作态度以及考虑问题的能力也是至关重要的，做好前期的调查以及准备工作为其设计的开展是具有绝对性的帮助作用的，因此在选择设计团队时需要提高要求，以最大程度保障节点设计的质量，进而保障钢结构抗震设计的合理性。

3.4采取高延性设计方式

在钢结构建筑地震灾害时，因为地震作用会导致钢结构建筑在相对短时间之中便会遭遇到较大的应力作用，而这些应力产生的能量非常大，要是短时间之中所有的能量全部爆发出来，便极易导致钢结构建筑遭到破坏。依照物理学知识我们可知，要是能够有效延长力在结构上的作用时间，单位时间内钢结构建筑所遭受的应力作用便会降低，这样便能够有效的防止钢结构建筑遭到地震破坏。现阶段，很多钢结构建筑中均应用了超延性设计的方式，使得结构在遭遇地震灾害时更易发生变形，从而达到要求的抗震目标。

3.5分析钢结构抗震计算方法

为了提高钢结构建筑的抗震性能，不仅要选用合适的钢结构类型，而且还应合理的分析钢结构的抗震计算方法。其中，在对钢结构的抗震进行计算时，就可采用底部的剪力法来进行计算，这样才能促进钢结构框架结构使用的合理性和安全性。当钢结构的结构高度较高时，就可采用分解反应谱来处理，并确保钢结构的抗震设计能够有效的满足抗震需求，否则就会影响整个设计的验证问题。此外，当地震的烈度较大时，应选择较高程度的抗震措施来对其进行处理，这样才能避免房屋建筑在地震中受到损害。而对于强度较小的地震，钢结构的抗震设计就应根据当地的标准和要求进行设计，这样才能确保整个房屋建筑的完整性。

结语

综合以上内容，能够从抗震设计方面对钢结构在建筑物中的主要作用有所了解，完善钢结构的抗震设计，将其应用到建筑行业中，能够起到很好地抵抗地震灾害的作用，为人们的财产安全以及生命安全都提供较大程度的保障。本文中主要介绍的是影响抗震结构设计的一些因素，并且针对这些影响因素提出了相应的解决办法，希望能够为相关人员开展此方面的工作提供一些参考意见，尽早改善钢结构设计不尽完善的现状。

参考文献

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