云南省交通规划设计研究院 650200
摘要：作为建筑领域的新兴力量，钢结构建筑行业发展迅速。当地震来临时，房屋在地震波循环荷载作用下，极易发生整体垮塌。而钢结构具有良好的延展性，可以将地震波的能耗抵消掉。由于钢材基本上属各向同性材料，抗拉、抗压、抗剪强度均很高，而且具有良好的延展性，所以钢结构可以看作比较理想的弹塑性结构，通过结构的塑性变形吸收和消耗地震输入能量，从而具有较高的抵抗强烈地震的能力，
关键词：钢结构；建筑；抗震设计
1.多高层钢结构建筑受震害的表现形式
1.1节点连接处破坏
节点连接处的破坏形式主要有两种：第一、支撑连接破坏，如下图1中角钢支撑连接的破坏；第二、梁柱连接的破坏。梁柱连接的破坏大多发生于梁的下翼缘的地方，相比起来，上翼缘处的破坏就要少的多，造成这种现象的原因主要是：首先，由于梁和楼板的共同变形使得梁柱的下翼缘处应力增加，其次，很明显的缺陷是梁柱的下翼缘在腹板处焊接中断。
图1角钢支撑连接的破坏
2.2钢结构构件破坏
构件破坏的主要形式有：①支撑压屈破坏。当支撑在地震红受到的压力远远超过其屈曲临界力时，就会发生压屈破坏。②梁柱局部失稳现象。在地震中，梁柱都会反复弯曲，因此在弯矩最大截面处会由于过度的弯曲而导致翼缘的局部失稳破坏现象。③钢柱出现水平裂缝或是断裂破坏。在地震中，由于竖向的地震会使得柱中出现拉动力，而过高的应变率会使得材料大大的变脆，同时受到弯矩和剪力的影响，会使得钢柱出现水平裂缝或是断裂破坏现象。
1.3结构倒塌的现象
这是地震中结构遭到破坏的最严重的形式。虽然钢结构建筑的抗震性能良好，但是在实际中受到地震的破坏仍然会出现倒塌的现象，这和钢结构抗震设计的水平高低有着很大的联系。
2.钢结构建筑抗震设计目标
为了满足总体目标的规则和要求，建筑钢结构抗震设计的相关功能目标必须包括以下两点：一是建筑物的某些部位的结构构件以及建筑物的子结构及结构整体在有地震发生后的某一段的时间内不能够产生整体坍塌状况，从而以保证建筑内的工作人员和居住人员有足够的时间逃生；二是建筑物的某些部位的结构构件以及建筑物的整体结构在发生地震下不会产生严重的影响，能够继续使用，不会迅速地变形或产生倒塌现象，从而在震后建筑物的结构功能能够最大程度上尽快得到恢复，从而相对程度上减少建筑在发生地震时直接和间接的经济损失和人员伤亡。
3.钢结构建筑的抗震结构体系
钢结构建筑中常见的结构体系有：框架—偏心支撑结构、框架—中心支撑结构和纯框架结构等。纯框架钢结构特点是延性好，抗震性能好，但抗侧刚度较差，适宜低层建筑，不适宜于层数太高的建筑。框架—中心支撑结构的特点是抗侧刚度大，适用层数较多的钢结构建筑，但是由于支撑构件的滞回性能较差，耗散的地震能量比较有限，其抗震性能不如纯框架。框架—偏心支撑结构可以通过偏心连梁的剪切屈服，消耗地震的能量，同时又可以保证支撑结构不丧失整体稳定，所以其抗震性能优于框架—中心支撑结构。采用能与钢框架抗侧刚度相匹配的带竖缝剪力墙以及内藏钢板剪力墙代替支撑，可以构成框架—抗震墙板结构，其抗震性能优于框架—中心支撑的结构。当建筑刚度更高的时候，可以采用沿建筑周边设置密柱—深梁—框架构成的框筒-钢结构。框筒结构与其他结构相比具有：较大的抗侧刚度和较好的抗震性能。
3.钢结构建筑的抗震设计方法
3.1形体简单、布置规则
建筑的形体越简单，布置越规则，它的受力也就越明显，因此在钢结构建筑设计的过程中，应该要考虑地震发生时，它所承受的力在钢结构上的分布情况，构件的构造也就较为容易处理。如果钢结构具有很强的刚度和强度，它的应力和变形就会相对集中些，钢结构也就会是建筑结构设计中的最薄弱的环节所在，在遇到地震时，后果将不堪设想。
3.2钢结构的刚度要均匀
如果钢结构建筑的刚度分布不均匀，当遇到地震时，钢结构容易出现扭转，应当让钢结构的刚度呈现出连续的状态，并对钢结构的构造进行完善。
3.3增加钢结构中的有效宽度
为了提高钢结构建筑的稳固性，可以将钢结构的重量向着边缘进行转移，如果钢结构的高度是固定的话，就会对钢结构的建筑物的高和宽有很大的限制作用，例如：纽约的世贸中心的双塔，它的钢结构的宽度是6.6，有效起到了抗震的作用。
3.4发挥钢结构建筑的最大作用
经过建筑资料证明，钢结构建筑的偏心支撑的结构形式的弹性刚度和好，基本上可以与延性框架的钢结构的优点相媲美，抗震能力非常强，也就是这种形式的钢结构建筑在遇到地震时，钢结构可以形成一种特殊的塑性铰，具有极强的滞回性，能够在消能梁承受地震作用变得愈加硬化时，其他的支撑杆、柱或钢结构形式还能依然保持着它所具备的弹性。
3.5起到水平隔板的作用
我国的建筑大部分都是使用现浇筑的钢筋混凝土进行楼层板的施工，如果一个建筑物的楼层数在12层以上，就需要对钢结构进行水平的设置，以保证建筑楼层板的整体性，起到水平隔板的作用。
3.6设置粘弹性阻尼器
在钢结构建筑的抗震设计的过程中设置粘弹性阻尼器，粘弹性阻尼器属于非常消耗建筑材料的一种钢结构形式，不仅能够降低钢结构建筑在地震发生时的所要承受的内力，而且还能够增加钢结构的风振加速度，以提高钢结构建筑的稳固性，从全面和整体上对钢结构建筑的朝鲜抗震进行设计。
3.7埋入式和外包混凝土式柱脚的钢结构形式
在针对地震区域的钢结构建筑进行设计时，需要充分考虑地震剪力对钢结构建筑的影响，以提高锚栓方面的抗震强度。在我国的建筑结构设计中，普遍都是使用中外露氏柱脚进行钢结构建筑的超限抗震设计，但是埋入式和外包混凝土式柱脚的钢结构形式的抗震方面还是值得研究的。
结束语
钢结构建筑抗震设计涉及的因素和方面很多，以上论述仅仅是其中的一小部分。总之，钢结构建筑抗震设计是钢结构建筑的重要组成部分。因此相关工程人员在钢结构建筑体系的设计中要充分了解钢结构建筑的破坏机理和破坏过程，灵活运用钢结构抗震设计准则，合理地确定和解决结构设计中的各种问题。
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论文作者:高青松
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/7
标签：钢结构论文; 建筑论文; 结构论文; 梁柱论文; 刚度论文; 框架论文; 形式论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;