鋼結(jié)構(gòu)抗震性能分析

黃再興

（中藍(lán)長化工程科技有限公司，湖南 長沙 410116）

引言

近幾年，隨著我國建筑產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，鋼鐵材料和結(jié)構(gòu)體逐漸呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢，建筑行業(yè)的發(fā)展也更是各具特色。作為現(xiàn)代建筑領(lǐng)域新興的鋼結(jié)構(gòu)建筑，也越來越被建筑界所重視，這對地震多發(fā)的地區(qū)，建筑在地震中由于倒坍所造成的災(zāi)害，將會(huì)成為地震災(zāi)害中，對于生命和財(cái)產(chǎn)安全中，最具破壞力和殺傷力的直接因素，這就需要不斷加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能，提升鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震的能力

1 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

優(yōu)質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延伸性，能夠?qū)⒄饎?dòng)時(shí)發(fā)生的波動(dòng)抵消掉。對于鋼結(jié)構(gòu)在抗拉、抗壓、抗剪的強(qiáng)度要求上都很高，特別是鋼結(jié)構(gòu)需要憑著工藝制造，利用其所具有的高延性，提升其在地震中的抗震能力[1]。鋼結(jié)構(gòu)通過自身的塑性變形特點(diǎn)，達(dá)到吸收和消耗震動(dòng)過程中，抵抗強(qiáng)烈地震的能力。

2 建筑中的鋼結(jié)構(gòu)體系

在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，用的較多鋼結(jié)構(gòu)框架體系有純框架結(jié)構(gòu)、中心支撐結(jié)構(gòu)、偏心支撐結(jié)構(gòu)等。純框架結(jié)構(gòu)延性和抗震性能比較好，但是由于抗側(cè)剛度比較差，一般不太適合用于層數(shù)比較高的建筑。以中心支撐的鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大，適用于層數(shù)較高的建筑。由于一些鋼結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件，具有的滯回性能較差，對于耗散的震動(dòng)的能量有限，抗震性能沒有鋼結(jié)構(gòu)純框架的性能好。鋼結(jié)構(gòu)的框架偏心支撐結(jié)構(gòu)，還可以通過偏心連梁進(jìn)行剪切，達(dá)到耗散地震的能量，保證通過鋼結(jié)構(gòu)框架的支撐不喪失穩(wěn)定，這種抗震性能的效果，優(yōu)于中心支撐的鋼結(jié)構(gòu)框架[2]，并且其彈性階段的剛度也接近中心支撐框架。如果采用能與鋼結(jié)構(gòu)框架抗側(cè)剛度相匹配含有鋼板的剪力墻，還有帶豎縫剪力墻的鋼結(jié)構(gòu)代替支撐，可以構(gòu)成具有鋼結(jié)構(gòu)框架的抗震墻板結(jié)構(gòu)，其抗震的性能強(qiáng)于由鋼結(jié)構(gòu)框架構(gòu)成的中心支撐結(jié)構(gòu)。當(dāng)房屋建筑的剛度要求更高時(shí)，一般都可以采用沿著建筑周邊，有秩序地進(jìn)行設(shè)置一些密柱深梁框架，來構(gòu)成鋼結(jié)構(gòu)的框筒結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)計(jì)安裝的框筒結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大，能夠起到具有良好抗震性能的效果。

3 建筑中鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

對于不同的鋼結(jié)構(gòu)形式，其抗震的性能存在著明顯的不同。一般的混凝土結(jié)構(gòu)的房屋受壓能力比較好，但是抗拉力的性能不好，這兩種力之間的能達(dá)到10倍差距。當(dāng)外界的地震之類大的震動(dòng)來臨時(shí)，房屋在地震波荷載的沖擊下，十分容易發(fā)生整體垮塌，鋼結(jié)構(gòu)比一般的混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)越之處，就在于具有良好的延展性，可以將沖擊來的地震波的能量抵消掉。鋼材從性能上分析，基本上都屬于各向同性材料，抗壓、抗拉、、抗震、抗剪強(qiáng)度都比較高，同時(shí)還具有良好的延性，特別是對于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件憑著特有的高延性，能夠減輕震動(dòng)沖擊時(shí)的反應(yīng)[3]。從而可以將鋼結(jié)構(gòu)看作比較理想的彈塑性結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)的塑性變形來進(jìn)行吸收和消耗震動(dòng)波，由于鋼結(jié)構(gòu)都普遍具有較高的抵抗強(qiáng)烈震動(dòng)的能力，而且鋼結(jié)構(gòu)對于其他結(jié)構(gòu)相比較來說，自重還是比較輕，這也能夠減輕震動(dòng)作用的影響。通過以上的分析，可以知道鋼結(jié)構(gòu)具有抗震性能比較高，工業(yè)化程度相對于比較高，具有環(huán)保性能好的特點(diǎn)，所以在建筑等到各個(gè)需要抗震動(dòng)的領(lǐng)域，都得到的廣泛的應(yīng)用。

4 保證鋼結(jié)構(gòu)延性，完善抗震措施

為了提升鋼結(jié)構(gòu)延性，需要對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的分析和選擇，尋找到適合屈服水準(zhǔn)和延性要求的指標(biāo)之后，才是不斷完善抗震措施的有效手段，只要能夠保證鋼結(jié)構(gòu)確實(shí)具有，建筑所需的延性能力，才能保證鋼結(jié)構(gòu)在不同的震級中可能實(shí)現(xiàn)的抗震設(shè)防目標(biāo)。一般來說鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的抗震措施，可以通過以兩個(gè)方面內(nèi)容來體現(xiàn)：

4.1 通過強(qiáng)柱弱梁，來提升抗震能力

通過強(qiáng)柱弱梁，即是在建筑中，對于鋼結(jié)構(gòu)的使用，人為地在建筑中增大柱子相對于房梁的抗彎曲能力，使鋼結(jié)構(gòu)組成的框架，在遇到大的地震情況下，使房梁端部塑性狀態(tài)出現(xiàn)得比較早，在最大的非線性位移時(shí)，達(dá)到的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)比較大。如果房梁端部塑性鉸狀態(tài)出現(xiàn)較晚，就是達(dá)到最大非線性位移情況時(shí)所出現(xiàn)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較小，甚至還會(huì)根本不出現(xiàn)塑性鉸狀態(tài)[4]。通過這種防范措施，來保證鋼結(jié)構(gòu)框架能夠具有較為穩(wěn)定的塑性耗能機(jī)構(gòu)，極大地通過塑性來提升鋼結(jié)構(gòu)的耗能，提高建筑的抗震能力。

4.2 通過強(qiáng)剪弱彎，來提升抗震能力

通過強(qiáng)剪弱彎，即是剪切破壞到基本上沒有延性，一旦由于鋼結(jié)構(gòu)的某部位發(fā)生剪切破壞，就將徹底毀壞鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力，對于柱子端部出現(xiàn)的剪切破壞，還可能導(dǎo)致房屋建筑的倒塌，因此需要增大梁端、柱端組合在節(jié)點(diǎn)部位的剪力值，提升鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力。

總之，通過以上對鋼結(jié)構(gòu)抗震性能分析，可以知道鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)成為建筑中，所應(yīng)用抗震材料的最佳選擇。隨著鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的不斷進(jìn)步，會(huì)有越來越多抗震能力優(yōu)越的鋼結(jié)構(gòu)建筑問世。鋼結(jié)構(gòu)建筑將更為廣泛地應(yīng)用于各個(gè)建筑領(lǐng)域，以其得天獨(dú)厚抗震優(yōu)勢，在建筑中將不斷地受到更多的矚目。

[1]肖麗娜.淺談建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法[J].民營科技，2011，(05).

[2]馬磊，劉超，張清.鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的比較[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2010，(07).

[3]陳小峰，鄧開國，郝際平.關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的探討[J].建筑結(jié)構(gòu)，2009，(S1).

[4]高文軍，唐光武，林坤.鋼結(jié)構(gòu)震害及抗震研究[J].公路交通技術(shù)，2008，(S2).