摘要：在现代的建筑施工中，环境保护和建筑材料的升级，逐渐的成为建筑行业发展的新课题。钢结构作为一种新型的建筑形式，一起轻盈的灵活拼接形式，在现代建筑施工中得到了广泛的应用。而且从建筑成本和施工环境保护方面也与传统的建筑形式相比有很大的优势，成为城市化进程中建筑行业发展的一个新向标。特别是对于人口高度密集的城市来说，建筑结构是否具有牢固性和稳定性，是人民较为关注的问题，钢结构自身良好的稳定性使其大量的在人口密集区域的公共设施建设中得到运用。特别是在地震发生的情况下，能够尽可能的降低灾害导致的人身及财产损失。建筑高度越高，抗震要求越高，这就要求必须在建筑设计中，加强对钢结构抗震性能的设计与分析。
关键词：钢结构；抗震设计；分析
一、建筑钢结构概述
钢结构在建筑行业中的应用范围来说，主要是在现代大型城市的建筑中用的比较多。特别是一些人口比较密集的公共区域，比如：桥梁、会所、商场、大兴体育场、机场及高铁站等都有钢结构的广泛应用。随着建筑高层化的发展模式进展，钢结构以其良好的抗震性能也得到了重要应用。而伴随着钢结构抗震性能在材质及设计上的进一步升级，它还将得到更快更广泛的使用。相关的功能也将趋于综合性。这是因为钢结构自身具有以下几个良好的优点：
1.1自身特有的良好性能
钢结构自身轻、承载能力和抗震性能优越。在传统的大型建筑施工纵横，需要大量的水泥和钢材，水泥生产过程需要消耗很多的材料，同时也会带来严重的环境污染。而轻钢结构施工工艺相对简单，能够进行针对性的灵活设计，在实际建筑设计中进行应用也比较节省材料，且不会导致环境污染。轻钢结构还能够具有自身良好的均匀承受力分散能力和较轻的自重，并可通过骨架型外形设计和组装实现良好的抗震性能和承载效果。
2.2钢结构施工及装配灵活
钢结构施工比较灵活，能够进行标准化的施工，且具有很高的投资回报。钢结构之所以能够在大型建筑中得以运用，主要是其具灵活的可装配性，不受形式和空间的影响。并且可实现工厂定制式加工和自由组装分离，方便异地生产。在组装中不会占用太多的施工场地，且不会造成环境污染。并且可实现多次的灵活分割和布置，为此钢结构具有很好的市场效应和利润。
二、钢结构抗震性能
2.1抗震结构进行设计形式
我国的建筑行业在对建筑物的抗震结构进行设计时基本采用两种方式。第一种是对于结构自身来说的，也就是对钢结构的自身的结构特性进行改善，从而可以更好的对结构模态进行控制，并且对其进行优化。另外一种就是对外荷载量进行预测以及跟踪，从而可以更好的改变建构设计的动力性，实现对建筑物抗震结构的主动控制。
2.2 抗震结构的计算方法
我国对于抗震结构的计算通常是通过振型分解反应谱这种方法来进行的，这种方法就是对大量的地震反应谱进行统计，然后计算出平均值用来确定。这种方法是比较传统的计算方法，如果在周期比较长的情况下，收集而来的数据将会出现失真的情况。钢结构的建筑设计同样会出现一些不必要的问题，所以长周期的反应谱应该更加深入的进行研究。
2.3 抗震结构的变形
通过地震对每次对建筑物的破坏程度可以轻易的看出，地震的冲击力要远远的超过了建筑物结构变形所能承受的最大能力，因此导致了建筑物的主体破损或者是倒塌。目前我国主要是以建筑物的承载力作为基础，同时以结构的动拉应力最为控制的指标。而美国在二十多年前提出了另外的一种控制指标，这种指标就是抗震结构的变形，这种控制指标的出现，使得建筑物的变形要求足够的达到了地震作用下的规范要求。
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三、加强钢结构抗震设计的有效建议
3.1明确结构设计要求
（1）一般采用弹性方法计算内力与位移。当考虑罕遇地震的作用时，我们要运用弹塑性方法进行分析。（2）在计算时，我们要假定楼面在自身的平面内是绝对刚性的。结构的整体性差或者是楼面有比较大的开孔、外伸段比较长或相邻层刚度变化比较大时，楼板面内的刚度宜采用实际刚度。（3）对于布置比较规则在高度方向质量和刚度比较均匀的结构，并且不考虑扭转效应的时候，采用平面结构模型进行计算；对于平面或立面不规则不能化为简体结构的时候，采用空间结构模型进行计算。（4）钢结构柱间支撑的两端连接应该为刚性的，但是计算的时候可以按照铰接连接计算。如果支撑采用偏心支撑的话，在地震时耗能梁段由于耗能先屈服，应该化为单独单元进行计算。
3.2加强钢材性能分析
（1）所用钢材应该满足一定的要求，钢材的质量应该满足《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1951的规定要求。
（2）对钢材节点处的连接也有一定的规定，采用焊接连接的时候，40mm以上（包括40mm）的板，拉力作用在板厚的方向时，就必须计算钢材在厚度方向拉坏后的断面收缩率，并且要满足一定的数值，该值不得小于现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313规定的Z15级的容许值。
3.3加强钢结构抗震设计方法运用
（1）时程分析法
时程分析法又称直接动力法，它是将地震作用时间分成若干个小时间段，从地震开始一直到终止，逐步进行积分。很显然，它与振型分解法相比考虑了地震持续时间对结构的影响。时程分析法在计算时由于采用的是逐步积分的方法，所以可以计算出结构振动的每个时刻构件的内力、变形等信息以及结构破坏的全过程。时程分析法计算时也存在一定问题，比如计算需要输入的恢复力特性曲线较多，如何选取的问题;地震波如何选取的问题;该方法计算量大，计算时间长，计算参数确定困难等等。《建筑抗震设计规范》中针对一些较复杂的结构，除了采用振型分解法计算以外，需补充时程分析法的计算。
（2）静力非线性分析法
实际震害表明，很多建筑物倒塌破坏主要是由于变形过大引起，所以如何控制和预测结构在罕遇地震作用下弹塑性变形显得至关重要，也即需要对结构进行弹塑性分析。弹塑性地震反应分析可分为弹塑性时程分析和静力弹塑性分析两类方法。由前面分析可知，弹塑性时程分析由于计算复杂、工作量大、耗时以及计算参数确定困难等原因，实际使用时难度较大。而静力弹塑性( pushover) 方法较好反映了结构的变形特性，操作简单，被工程界广泛接受。Pushover 方法是一种与反应谱结合的方法，计算时首先在建筑物上施加水平力，逐渐增加水平力使建筑物各个构件依次屈服而形成机构，进而分析结构的薄弱位置以及破坏形态，同时也可以反过来调整水平力以及分布，使结构达到预定的破坏形式。
结束语
钢结构的发展是城市发展的一个重要内容，钢结构尤其是高层钢结构在经济发达地区发展较快，在经济落后地区发展相对较慢。钢结构与传统混凝土结构相比具有轻质高强、抗震性能好、施工速度快和节能环保等优点，正逐步得到越来越多的应用。因此，研究钢结构抗震设计方法具有重要意义。
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论文作者:鲁伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/14
标签：钢结构论文; 结构论文; 塑性论文; 建筑物论文; 建筑论文; 方法论文; 性能论文; 《基层建设》2017年第35期论文;