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摘要: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。
关键词:钢结构抗震;问题;建议
一、钢结构抗震结构体系
1、钢框架结构
房屋建筑的钢框架结构体系主要包括两个部分,即:房屋纵向和横向的框架结构以及抵抗侧向力的构件。其中,就针对纯框架结构体系而言,其不仅构造较为简单,而且施工周期还较短。因此,纯框架结构体系已经广泛的应用在了当前的房屋建筑过程中。但是纯框架结构的侧向刚度较小,倘若建筑的楼层较高,就必须加大梁和柱的截面来提高整个房屋建筑的抗侧移刚度,这样就会破坏整个房屋建筑的稳定性,从而也就会给房屋建筑的居住安全性带来一定的影响。因此,纯框架结构一般都适应于30层以下的建筑。而钢框架结构,通过其中的支撑架部分来达到剪力墙的作用,这样就能提高整个钢结构的抗侧力刚度。
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。
二、建筑钢结构在抗震方面存在的问题
通过对建筑钢结构在抗震方面存在问题的分析与了解,可在一定程度上有效的帮助我们采取针对性的解决措施,来不断的对钢结构的抗震性能进行优化,这样就能有效的提高整个房屋建筑的承载力。下面,就针对建筑钢结构在抗震方面存在的问题展开具体的分析与讨论。
1、抗震设计概念不明确
当地震发生时,其对于房屋建筑以及人的破坏程度是无法估计的。因此,只有较为明确房屋建筑的抗震设计,才能有效的防患于未然。但是,就针对过去的房屋建筑抗震设计而言,其大部分都是采用钢筋混凝土来承受地震所带来的压力,这样既无法减弱地震的破坏力,而且会在一定程度上破坏整个建筑的结构。因此,单纯的运用钢筋混凝土来实现房屋建筑的安全性是远远不够的,还应找出地震对建筑伤害的薄弱位置,这样才能延缓地震发生的速度。
2、设计不合理
设计不合理问题也是建筑钢结构在抗震方面存在的主要问题。其中,就针对多层钢结构的设计而言,其很多设计都无法达到合理的要求和标准,这样也就影响了整个钢结构的抗震性能。
3、抗震结构设计验证存在的问题
为了有效的提高整个房屋建筑的安全性与稳定性,还应不断的对房屋建筑的抗震设计进行有效的验证,这样才能提高房屋居住的安全系数。因此,对房屋建筑不仅要进行地震测试,而且还应进行建筑震害研究,以此来检测出房屋建筑对地震的反应。但是,当对建筑结构进行抗震设计试验时,由于其体积较为庞大,单纯的采用1:1的比例对建筑结构进行试验是不合理的,还应通过数据分析以及软件的使用来实现对房屋建筑抗震性能的检测。
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三、提升钢结构建筑抗震性能的建议
1、合理选址
《抗震规范》3.3.1条规定:选择建筑场地时,应根据工程需要和地震活动情况,工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利,一般,不利和危险地段作出综合评价。对不利地段应提出避让要求;无法避开时应采取有效措施。汶川地震及历次震害表明在发震断裂带上建造的房屋,会遭受毁灭性破坏。
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、合理设计
第一,选用合理的计算模型,真实模拟结构的受力状态。对体型复杂,结构布置复杂的建筑,宜采用有限元模型分析,并至少采用两个不同的力学分析软件进行计算。第二,计算简图的简化一定要符合结构实际受力状态。第三,局部受力复杂的构件,宜按照应力分析结果进行校核。第四,对软件分析的结果,应判断其合理性,切勿盲目照搬。
4、节点设计
(1)柱脚节点设计。柱脚通常分为三大类:外露式柱脚,外包式柱脚,埋入式柱脚。其中,抗震设计时优先采用埋入式柱脚。埋入式柱脚适用于独立基础,条形基础,筏板基础及桩承台等。柱脚的埋入深度应按照计算确定,并不小于构造要求。由于柱底弯矩和剪力是通过混凝土受压来传递,故埋入式柱脚对其周边混凝土保护层厚度及配筋均有严格规定,并对混凝土施工也有严格要求。由于埋入式柱脚就位后浇筑膨胀混凝土,钢柱校正难度加大,因此,软弱地基不宜采用。
(2)梁柱节点设计。梁柱连接分为铰接和刚接两类:第一类,铰接。梁柱铰接连接一般是梁腹板与柱翼缘通过螺栓连接,为保证梁端有足够的转动能力,应控制连接角钢的厚度,梁端与钢柱间应留有缝隙,应使连接板受剪屈服先于焊缝屈服和螺栓失效,以保证计算假定与构造相吻合。第二类,刚接。梁柱的钢架连接通常采用全焊接,栓焊混合,带悬臂梁的栓焊混合及带悬臂梁的全螺栓连接等形式。设计中经常采用栓焊混合连接方式。这种连接形式简单,便于现场安装,容易保证结构安全。抗震设计要求强节点弱构件,这种连接通常会采用在梁上下翼缘处增加楔形板或加盖板以增加焊缝的长度和厚度,来满足构件屈服时连接不破坏。若以上两种方式仍不满足要求,设计师还可采用狗骨式节点,通过削弱梁端全塑性受弯承载力来满足规范要求。
结束语:
不断的研究与分析钢结构抗震存在的问题及建议,对于有效的提高房屋建筑的抗震能力以及不断的提高房屋建筑的居住安全性都具有至关重要的作用。因此,我们应首先认识与了解钢结构抗震结构体系以及建筑钢结构在抗震方面存在的问题,进而从应当将钢结构建筑建设于有利的场地之中、选用适宜的钢结构类型、分析钢结构抗震计算方法、抗震措施及装置以及确定水平地震影响系数等情况来有效的提升钢结构建筑的抗震性能,这样就能有效的减少地震对房屋建筑的损坏,从而不断的保证人们的居住安全,以此就能有效的促进建筑行业的快速稳定发展。
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论文作者:陈方1,丁洋2
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第06期
论文发表时间:2019/6/21
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