關于多層鋼結構住宅彈塑性抗震

摘 要：現今，建筑物的抗震設計始終貫穿了建筑工程項目結構的各個設計中，抗震設計是整個建筑抗震設計的最為重要的組成部分之一。抗震結構的合理設計能夠有效地實現建筑物抗震能力要求，本文簡要地介紹了多層鋼結構抗震設計的含義以及其要求，以期望于對鋼結構住宅體系的使用以及設計起到借鑒作用。

關鍵詞：鋼結構；住宅；抗震

在推進我國的城鎮化過程之中，怎樣保證其住宅的高性能讓廣大國民住上安全、耐久的居所是現今我國需要迫切解決的問題之一。尤其又是在廣大的農村地區，因為經濟落后，在建筑過程中，因為建造過程之中缺乏建筑相關的專業技術人才進行審核，這就使得房屋的質量難以得到有效地保證，解決該問題最好的方案就是大力地推進住宅產業化的建設進程。使得房屋的建造過程盡量少受人為以及環境等因素的破壞性影響，同時自四川汶川大地震和云南玉樹地震中也能夠看到在大規模的地震災后重建是一項極其重要的任務，怎樣有效且高效地建造房屋以供應人員居住，并且保證建筑結構的安全性能。為災區重建家園也是政府應該亟待解決的一個技術性問題。[1]在國外，日本引起處于環太平洋地震帶而導致其本土地震頻發，這就直接使得日本政府對于建筑的抗震性能極其重視，自上世紀末阪神大地震以后，日本政府開始在建筑工程中大力地推廣輕型鋼結構的住宅體系，歷史證明其取得了極好的建設效果且日趨普及。在汶川大地震以后，我國也逐漸在大規模范圍內開展重建。無論是在對以前的重建工程還是以后的建筑工程，尋找一個抗震性能好且施工周期短的建筑體系是當今我國建筑工程師的重要任務。因為地震作用后果的隨機性十分劇烈，要準確地預測出地震的特性和參數在短時間內難以做到，再加上房屋自身所存在的動力特性、所在場地以及其結構內力不確定性而按照地震的烈度區別和規范所確定的結構地震作用也僅僅只能代表著具有某些概率的額定數值，所以也很難于準確地預測出房屋于地震中所遭受到的破壞的程度。[2]因此在建筑物抗震理論沒有達到科學且嚴密程度的當今，單靠地震精確的計算難以使得建筑物達到所需要的抗震能力。所以必須要重視且著眼于建筑物總體的抗震能力設計才能夠設計合格的建筑，使其具有良好的抗震性能以及足夠強度對抗地震[3]。

1 多層鋼結構房屋建設的現狀

多層鋼結構房屋屬于新興建筑技術，其所擁有的優點已經對建筑行業帶來了一場極其深層次的革命。無論是從設計還是一系列新興建材的使用均出現了革命性的變化，所以在國際上多層鋼結構實際上代表了未來住宅發展新方向和新思維。在我國，鋼結構住房的起步較晚，，在建筑行業大規模地進行研究開發和設計制造不超過十年，在目前，我國范圍內已經開展低層、多層以及高層的鋼結構住宅試點工程。在我國，鋼結構住宅得以迅速發展起來。在近年，我國大力倡導發展節能省地型住宅，不斷地對住宅科技性能大力提升，根據相關資料表明，在我國，住宅產業在今后將近二十余年中仍會處于極其高速增長的時期且價格的增幅超過百分之二十時來自于科技含量的不斷提升。鋼結構性住宅以獨特的抗震力強、施工速度快等各種優勢符合現今綠色環保主題住宅的需求。在目前，我國的年鋼產也已經居世界前列，大力對鋼結構住宅發展的條件已經成熟。

2 輕鋼住宅的結構體系

2.1 主體性部分的結構體系

建筑物的鋼結構的主體結構包括輕鋼龍骨體系，純鋼框架體系，鋼框架-支撐體系以及鋼框架-剪力墻等結構。

建筑物的輕鋼龍骨結構主要是指受力結構構件，采取冷彎薄壁型鋼或者小型熱乳型鋼架，屋面以及其樓面則采用輕質材料的龍骨結構，龍骨結構體系一般包含了大梁、柱子以及天龍骨等支撐結構，這些建筑的構成部分通過標準的配套扣件連接起來，龍骨和建筑物的墻體面板結合成堅固的板助結構體系。鋼架龍骨體系的特點就是將結構的荷載分解而起到抵抗水平載重的作用。

純鋼框架體系則是類似于混凝土建筑的框架體系，遠遠不同的是梁和柱之間均用鋼材，并且梁柱全部都是鋼材連接的一種結構體系。純鋼框架體系適用于柱子之間距離較大并且不能設置支撐的建筑。這種體系的承載能力都是由縱橫兩方向的鋼接框架所提供。

鋼框架支撐體系是以框架為基本的結構，于縱橫兩方向沿著柱子的高度來設置支撐，支撐又能夠分為中心以及偏心支撐。中心支撐主要是指支撐構件兩端于梁柱相交之處，而偏心支撐則是指支撐至少有一端交匯于橫梁之上，而不是交接于在橫梁和柱節點或者相對的方向另一支撐節點之上，支撐和柱之間形成耗能梁段。

鋼框架-剪力墻體系指在框架結構中布置一定數量的剪力墻，剪力墻作為結構主要抗側力體系，外圍的鋼框架承擔豎向荷載。可細分為鋼框架-混凝土剪力墻體系，鋼框架-鋼板剪力墻體系，鋼框架-帶縫混凝土剪力墻體系及鋼框架-帶縫鋼板剪力墻體系，也可以歸納為剪力墻體系和帶縫剪力墻體系。

2.2 鋼架維護部分的結構體系

通常所謂的維護部分結構體系包含墻體，樓板，屋頂等部分。輕鋼型結構住宅的墻體無法扮演承重構件的角色。一般情況下只能對房屋起到圍護的作用，但是其依舊是鋼架住宅體系之中最為關鍵的構件之一，剛才架構的墻體能夠影響到住宅內所使用的熱、聲、防水等各方面的性能。為充分地發揮出鋼材本身所存在的優勢，在對墻體進行架構時最好就要采用輕質復合建材。一般在建筑過程中，內墻的墻體選用空心砲塊、石膏板以及水泥刨花板等各種類型的輕質材料。而外墻的墻體則一般采用ALC、玻璃纖維加強水泥板、PVC板等。

在建筑中，樓板一般是作為房屋的水平構件，其作用能夠傳遞出水平荷載。所以樓板必須要具備足夠強大的強度。同時還需要具備十分良好的整體穩定。除應該所具備的力學性能，還必須要滿足隔音以及防水等各種要求。鋼架結構住宅通常采用的樓板有混凝土組合樓板、雙向輕鋼密助等樓板，應盡量采用裝配化的施工方式。既能夠加快施工速度，又能夠最大限度地避免現場大量作業。現今我國鋼結構的建筑大多數采用了預應力疊合板。

鋼架結構住宅的屋頂其作用一般是最上層的外圍護構件。在進行構造設計的時候應該重點解決屋頂防水、保溫以及隔熱等各種家用所存在的問題。同時，屋頂也是房屋上層所存在的承重構建。這個部分即能夠支撐起屋頂所受到的各種負載，同時也能夠對房屋的上面部分起水平的支撐作用。所以在進行構造設計時需要保證屋頂構件的強度等。現今鋼架結構屋頂通常采用金屬壓型板、太空板等。

3 結 語

輕鋼型結構現今已經廣泛地應用在低層住宅設計中，但是我國因為起步較晚，對于多高層輕鋼住宅的結構體系還缺乏十分深入的研究試驗，建筑結構的抗震性還十分地不完善。在以前，人們認為鋼材延性比較好，所以其在地震的作用力之下不容易被破壞。但是自上世紀末日本神戶大地震以及其它大地震以后，人們對于鋼結構的抗震性能已經有了其它新的認識。[4]在最近幾年，全世界范圍內發生了各種等級的地震，我國也發生了及其大范圍的一系列地震災害，對輕鋼結構的抗震性進行研究且推廣不僅要依靠國家所制定的相應強制性規范，還需要各行業的材料研發以及設計部門、施工等進行更加深入的認識和研究。

參考文獻

[1]王殿波.余熱鍋爐鋼架優化設計研究[M].哈爾濱工程大學.2011.03.

[2]侯丕吉.鍋爐鋼框架抗震結構的多目標多級優化設計[J].水利與建筑工程學報.2009.06.

[3]張寶泉.鋼架梁、混凝土墻單剪板連接試驗研究[M].北京工業大學.2002.05.

[4]王哲.鋼結構VS混凝土[J].建筑時報.2011.07.