钢结构建筑抗震设计研究

钢结构建筑抗震设计研究

王金茂

浙江地标设计集团有限公司金华分公司  浙江金华  321000

摘要：在建筑结构设计过程中，抗震性能一直是重中之重。设计人员必须确保建筑结构具有良好的抗震性能，才能有效提高施工质量，延长建筑的使用寿命，保证居住者的生命财产安全。本文分析了钢结构的优势、钢结构抗震设计要点，以期为相关人员实现提高建筑工程结构设计水平、增强建筑结构的抗震性能、延长建筑的使用寿命等目标提供参考。

关键词：建筑工程；抗震设计；钢结构

1钢结构建筑的优势

1.1自身性能良好

钢结构在具体应用期间承载能力强、自身轻、抗震性能优越，因此，得到了广泛应用。对于传统大型建筑工程来说，具体施工中会采用大量钢材、水泥等不同类型材料，在生产水泥时会需要消耗大量材料，而且会周围环境造成严重污染，破坏生态环境。而将钢结构应用到建筑工程中，施工工艺较为简单，可以依据具体情况，采取灵活方式进行设计，建筑设计中能够减少材料用量，不会对生态环境造成严重污染。

1.2施工与装配灵活

钢结构施工作业开展起来相对较为灵活，具体施工作业可以严格依据标准开展，投资小，回报快。钢结构能够被广泛应用到现代建筑工程中的一项主要原因就是钢结构可以采取灵活方式进行装配，不会受空间、形式等各项因素影响，而且在实际施工中，可以通过工厂定制方式进行加工，自由组装分离，能够通过异地方式完成相应生产工作。同时，在进行钢结构组装时，不会占用太大施工场地，可以灵活布置。

1.3不会污染环境

钢结构与建筑行业的可持续发展理念相符，能够避免建筑工程建设对生态环境造成严重污染。与传统砖混结构相比，采取钢结构进行建筑工程建设，能够减少耗材，施工、生产更趋向于绿色发展理念。此外，钢结构用料控制起来相对较为容易，只会产生少部分废料，而且能够循环利用。

2影响钢结构建筑的抗震结构设计因素

2.1几何非线性缺陷分析

几何非线性缺陷主要是指，在钢结构加载的环节由于旋转动作以及大幅度的位移造成的非线性缺陷。另外，处理屈曲问题时，也需要考虑几何非线性变化而影响。在计算相关的非线性缺陷状态时，小型的变形几何方程并不具备适用性。非线性材料研究的过程中，重点需要针对位移指标进行针对性分析和研究，确保位移指标以及旋转的过程中变形的具体情况通过计算和观察，计算时也应当注重对非线性方程的整体结构和表示方法进行严格控制，避免由于方程的简化导致对几何非线性因素的判断出现偏差。

2.2初始阶段缺陷分析

在钢结构设计的初级阶段，缺陷的表现以结构缺陷为主，结构一旦发生变形或其他缺陷，结构整体的承载力指标和状态会受到影响。这是直接影响钢结构稳定性的关键指标。出现变形问题后，钢结构的偏心值以及初始弯曲状态会直接对钢结构的稳定性造成不良影响。另外，一部分钢结构设计中的力学参数，也应当在实践的观察检验中引起重视，以便通过对力学参数的观察进一步明确引发结构缺陷的原因。

2.3残余应力影响分析

对于钢结构的建筑实体来说，结构的残余应力会直接影响结构的稳定性，导致结构和出现变形的问题。在具体的问题处理过程中，需要对屈曲状态发生后同步产生的荷载变化进行充分地了解和控制，这种应力的产生对屈曲度的影响主要集中在强度影响方面。当屈曲强度发生变化后，变形问题就会更加显著，结构刚度也会因此有所下降。在预期的荷载系数未能达到标准时，就出现屈服状态，承载力会因此直接下降，最终影响到建筑实体的稳定性。

3钢结构背景下抗震设计的运用要点分析

3.1合理的抗震计算方式

在抗震设计的过程中，计算方法的合理选择和计算流程的有效控制是取得更好的抗震设计效果的重要条件。对于具体的抗震设计来说，数据计算是进一步支持设计工作顺利开展的重要条件。合理选择抗震设计计算的基本原理和公式是取得更好的抗震计算效果的重要条件。教育提到钢结构的抗震设计工作落实开展的角度上来讲，可选的抗震设计计算方式主要有底部剪力计算法、分解反应谱法。其中，分解反应谱法主要应用在建筑实体总层高相对更高的情况下。

3.2确认水平方向的地震影响系数

水平方向的地震影响系数主要是指，在钢结构地震影响系数确认的过程中，需要考虑自振周期、阻尼比以及地震分组等指标。通过对上述指标的针对性判断，为更进一步的水平地震影响系数判定提供参考。在分析判断影响系数指标时，需通过最大值分析法的应用选取合理的相关数据进行研究，确保水平方向的地震影响系数判断在合理准确的计算过程得到保障。另外，地震影响系数的分析中，还需要考虑地震实际情况对地震状态和系数的影响。

3.3做好钢结构防火设计

（1）全面考虑钢结构的弹性变形，设计人员要全面分析温度升高后钢结构发生的膨胀现象，以及温度降低后，钢结构变形现象。

（2）考虑钢结构塑性变形情况。钢材受温度变化影响，钢结构一旦发生变形，可能会为永久性变形，无法恢复原状。对于建筑工程中的钢结构，在进行抗震设计时，要对钢结构采用的防火涂料等级和防火材料进行明确，从具体情况出发，保证钢结构与实际情况相符，有力控制发生地震后，火灾对钢结构造成的不良影响。 

4提升钢结构抗震设计效果的策略分析

4.1科学选择建筑工程场地

在进行建筑工程建设时，为了提高建筑工程整体抗震性，保证钢结构稳定性，减少地震造成的危害。因此，设计人员需要从实际情况入手，合理选择建筑工程所在区域地质、水文等各项信息，针对建筑工程是否在地震区域进行明确，从而选择合理钢结构建筑场地。此外，如果钢结构建筑被建设在地质较为复杂区域，相关工作人员要深入现场，对该区域以往发生的各种地质灾害进行全面研究，总结过去的经验，以此为依据，完成应对方案编制作业，优化抗震结构，最大程度减低地震发生后，对于钢结构造成的破坏。

4.2针对基础的钢结构原材料进行合理选择

钢结构原材料的选择中，结构的选择主要是指发挥抗震作用的过程中，钢结构并不是单一发挥抗震作用的。这意味着不同类型的钢结构体系在抗震效果上也有一定的差异。这种差异从客观上来说有一定的多元化特征。需要考虑材料本身的性能以及钢结构建筑的整体高度。另外，钢结构类型的选择还需要结合具体的抗震等级的要求进行合理选择。确保钢结构的选择与抗震等级相符合。施工建设中，钢结构原材料和实体结构的合理选择也能够促使整体的施工建设在状态和稳定性上得到更进一步的提升。对于工程项目的建设推进来讲，这是容易产生非常直接的实际影响的重要方面。

4.3合理设置针对性地抗震装置和有效措施

这一点主要是指，对于钢结构的抗震设计而言，设计工作的落实执行中，不同的工程项目在执行落实时需要从设计环节找到需要中重视和完善的切入点。在此基础上，进一步推进落实好设计工作，提升建筑实体的抗震性能和抗震等级。关于具体的抗震措施和装置，可结合相应的抗震等级和成本支出要求进行合理选择。比较典型的抗震结构和装置主要是阻尼器装置。

结语

为了提升钢结构整体抗震能力，要通过对钢结构整体设计情况进行全面分析，合理优化设计，做好钢结构抗震计算、场地选择、钢结构抗震类型选择等各项内容分析，保证抗震设计能够达到预期目标，提高建筑工程整体稳定性。

参考文献

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