刘轩
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摘要：在我国建筑行业中，钢结构由于具有良好的特性，受到人们的认可和推崇。在建筑设计，科学、合理的使用钢结构材料，可以有效的降低施工成本、缩短建筑周期，提升建筑的抗震能力和环保水平，符合国家关于可持续发展的基本要求，提升了建筑整体的可靠性和安全性，实现建筑企业的快速发展和进步。
关键词：钢结构；抗震分析；优化设计
引言
在抗震设计中，一定要选择合适的结构体系和场地，对当地的地震情况进行全面的分析，从实际情况出发，选择合理的设计理念。我国本身的地域面积就很广，不同区域的地质环境和条件也会有着天壤之别，这就需要根据区域的具体情况制作出一套规范的抗震设计标准，这也是对设计人员提出的高要求，只有更科学的进行抗震设计，才能提高建筑结构的抗震性能和质量，在保证建筑行业健康发展的同时，让人民群众的生命财产安全得到相应的保障。
1钢结构设计概论
一般而言，从经济性和物理性方面判断钢结构设计：针对物理特性，为了有效确保钢结构建筑的施工质量，必须提升钢结构建筑的物理承受力，综合考虑分布特征、体系特点和荷载性质等情况；针对经济方面，在建筑施工过程中，可以大大的节约施工成本。总体而言，在钢结构建筑施工中，不仅仅要确保刚度的均匀程度以及力学模型的清晰度，还要确保柱间扛侧支撑的分布均匀。在建材市场中，钢结构占据着很大的比例，受到施工单位的青睐，主要是因为：（1）其他的钢筋材料与钢材不同，钢材的可塑性非常强，一般不会由于载重问题而出现折断的情况，在受到外来作用力时，钢材内部会合理的平衡与分配外来作用力。（2）钢材质地均匀。基于特定的应力，钢结构因为受力作用，产生的实际弹性与力学计算中的理想数据比较接近，材质和内部结构都相当稳定。（3）钢材的强度相对较大。与一般建筑材料比较，钢材的强度很大，抗震性能良好，具体抗震等级如下表所示。除此之外，钢材的体积很小，在实际施工过程中，可使用的面积比较大。钢材的内部结构比较紧密，而自身的重量较小，一旦遇到突发自然灾害，可以有效减轻建筑物的重量，降低整个工程的造价水平。
2建筑结构抗震设计工作中应当注意的问题
2.1关注建筑抗震场地的选择
不只是建筑结构会对地震危害产生影响，排除一些不可控因素，在同样的建筑结构条件下，把这个建筑结构放到不同地质的环境中，受到相同等级地震影响，产生的结果也是不同的。所以，想要促进建筑结构设计工作能够取得更好的结果，就需要选择一个能够很好减轻地震影响的建设场地。能够减轻地震影响的场地环境就必然是地基相对坚固、不易被地震的震动破坏地基的。相对不稳定的地质环境包括液化地区、靠近河岸的地区、土坡等，这些都是很容易受到地震破坏的地方。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆相对的比较坚固的地质区域有未被侵蚀或轻微侵蚀的基层岩石、质地密集的砂土层等，这些都是对减轻地震影响很有用的场地。
一个好的抗震建筑环境加上建筑自身的结构强度的优化，就可以在最大程度上减轻地震对建筑的破坏程度。但是，我国人口众多，土地资源有限，想要都找到一个很好的地质环境去建筑房屋是很不太现实的，必然有的地区人们必须要在一些抗震条件差的地方建房子。在这种情况下，人们就应当多从建筑结构上下功夫。在条件差的地方建房子，就应当想办法增加建筑的结构强度和稳定性，设计师们应当相办法去增加地基的坚固程度，可以采用夯实、桩基、增加地基高度，具体要根据实际情况考虑。
2.2关注建筑结构抗震机制的选取
关于建筑结构抗震机制的选取，有以下三点注意事项：第一，对一个科学的建筑结构抗震机制，它应当在具体的强度、刚度方面有着具体的科学测量参数。建筑结构的抗震性能是总体部位相结合的体现，如果面对地震，建筑结构中出现了一些薄弱的环节，那么其他的部位就会相应的产生结构应力，这些应力就会破坏结构原本的稳定性能，所以想要维护建筑的稳定性，就需要找到这些结构的薄弱点，并加以改进。第二，在建筑结构设计中应当考虑到建筑各受力构件在受到竖直方向的重力的时候能够平均分配这些力量。同时，也要能够使保证竖直方向的重力负荷在最近的距离内传递到附近的结构上。第三，建筑结构的设计中应当注意结构的整体承受力的作用，不可以出现因为某些结构部件的承压能力弱而导致的整体建筑稳定性能下降的问题。一个设计良好的建筑应当能够在受到地震的作用的时候，把这些力量平均分摊到结构的各部件之中，这样即使结构中某些部分出现了一些问题，也可以保证整体抗震性能的稳定。
3钢结构抗震优化设计
3.1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。
3.2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。
3.4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
建筑作为目前城市发展中不可或缺的重要组成部分，不仅是一个城市发展面貌的体现，更多的也是保证人们生活品质的基础条件，在建筑设计中，如果存在抗震设计不合理的情况，一方面会对人民的生命安全带来严重威胁，另一方面也会为我国经济建设带来较大损失，影响可持续发展战略的实施。为此，在建筑结构设计中，必须充分的融入抗震理念，应用合理的抗震措施，提高建筑的抗震能力，以此增大建筑的整体安全系数。
参考文献
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[3]于军强.探究建筑结构设计中的抗震设计[J].居业，2018（1）.
论文作者:刘轩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/8
标签：建筑论文; 钢结构论文; 结构论文; 建筑结构论文; 梁柱论文; 钢材论文; 应力论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;