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摘 要:钢结构建筑具有建设速度快、工业化程度比较高、技术经济指标好、抗震性能相比较其他建筑材料比较优越,所以能够广泛地应用于建筑的各个领域,有着得天独厚的发展优势。本文对钢结构建筑的抗震性能进行分析,总结出钢结构抗震的特点及在建设中的应用,分析了几种钢结构所具有的抗震性能,为建筑中明确钢结构的抗震性能找到了依据。
关键词:建筑;钢结构;发展;抗震;分析
中图分类号:TU393 文献标识码:A 文章编号:1671-3362(2013)03-0016-01
引言
近几年,随着我国建筑产业高速发展,钢铁材料和结构体逐渐呈现多元化的发展趋势,建筑行业的发展也更是各具特色。作为现代建筑领域新兴的钢结构建筑,也越来越被建筑界所重视,这对地震多发的地区,建筑在地震中由于倒坍所造成的灾害,将会成为地震灾害中,对于生命和财产安全中,最具破坏力和杀伤力的直接因素,这就需要不断加强钢结构的抗震性能,提升钢结构建筑抗震的能力
1 钢结构的特点
优质的钢结构具有良好的延伸性,能够将震动时发生的波动抵消掉。对于钢结构在抗拉、抗压、抗剪的强度要求上都很高,特别是钢结构需要凭着工艺制造,利用其所具有的高延性,提升其在地震中的抗震能力[1]。钢结构通过自身的塑性变形特点,达到吸收和消耗震动过程中,抵抗强烈地震的能力。
2 建筑中的钢结构体系
在钢结构建筑中,用的较多钢结构框架体系有纯框架结构、中心支撑结构、偏心支撑结构等。纯框架结构延性和抗震性能比较好,但是由于抗侧刚度比较差,一般不太适合用于层数比较高的建筑。以中心支撑的钢结构框架结构抗侧刚度大,适用于层数较高的建筑。由于一些钢结构支撑构件,具有的滞回性能较差,对于耗散的震动的能量有限,抗震性能没有钢结构纯框架的性能好。钢结构的框架偏心支撑结构,还可以通过偏心连梁进行剪切,达到耗散地震的能量,保证通过钢结构框架的支撑不丧失稳定,这种抗震性能的效果,优于中心支撑的钢结构框架[2],并且其弹性阶段的刚度也接近中心支撑框架。如果采用能与钢结构框架抗侧刚度相匹配含有钢板的剪力墙,还有带竖缝剪力墙的钢结构代替支撑,可以构成具有钢结构框架的抗震墙板结构,其抗震的性能强于由钢结构框架构成的中心支撑结构。当房屋建筑的刚度要求更高时,一般都可以采用沿着建筑周边,有秩序地进行设置一些密柱深梁框架,来构成钢结构的框筒结构。这样设计安装的框筒结构抗侧刚度大,能够起到具有良好抗震性能的效果。
3 建筑中钢结构的抗震性能分析
对于不同的钢结构形式,其抗震的性能存在着明显的不同。一般的混凝土结构的房屋受压能力比较好,但是抗拉力的性能不好,这两种力之间的能达到10倍差距。当外界的地震之类大的震动来临时,房屋在地震波荷载的冲击下,十分容易发生整体垮塌,钢结构比一般的混凝土结构的优越之处,就在于具有良好的延展性,可以将冲击来的地震波的能量抵消掉。钢材从性能上分析,基本上都属于各向同性材料,抗压、抗拉、、抗震、抗剪强度都比较高,同时还具有良好的延性,特别是对于钢结构构件凭着特有的高延性,能够减轻震动冲击时的反应[3]。从而可以将钢结构看作比较理想的弹塑性结构,通过结构的塑性变形来进行吸收和消耗震动波,由于钢结构都普遍具有较高的抵抗强烈震动的能力,而且钢结构对于其他结构相比较来说,自重还是比较轻,这也能够减轻震动作用的影响。通过以上的分析,可以知道钢结构具有抗震性能比较高,工业化程度相对于比较高,具有环保性能好的特點,所以在建筑等到各个需要抗震动的领域,都得到的广泛的应用。
4 保证钢结构延性,完善抗震措施
为了提升钢结构延性,需要对钢结构进行合理的分析和选择,寻找到适合屈服水准和延性要求的指标之后,才是不断完善抗震措施的有效手段,只要能够保证钢结构确实具有,建筑所需的延性能力,才能保证钢结构在不同的震级中可能实现的抗震设防目标。一般来说钢结构系统的抗震措施,可以通过以两个方面内容来体现:
4.1 通过强柱弱梁,来提升抗震能力
通过强柱弱梁,即是在建筑中,对于钢结构的使用,人为地在建筑中增大柱子相对于房梁的抗弯曲能力,使钢结构组成的框架,在遇到大的地震情况下,使房梁端部塑性状态出现得比较早,在最大的非线性位移时,达到的塑性转动比较大。如果房梁端部塑性铰状态出现较晚,就是达到最大非线性位移情况时所出现塑性转动较小,甚至还会根本不出现塑性铰状态[4]。通过这种防范措施,来保证钢结构框架能够具有较为稳定的塑性耗能机构,极大地通过塑性来提升钢结构的耗能,提高建筑的抗震能力。
4.2 通过强剪弱弯,来提升抗震能力
通过强剪弱弯,即是剪切破坏到基本上没有延性,一旦由于钢结构的某部位发生剪切破坏,就将彻底毁坏钢结构的抗震能力,对于柱子端部出现的剪切破坏,还可能导致房屋建筑的倒塌,因此需要增大梁端、柱端组合在节点部位的剪力值,提升钢结构的抗震能力。
总之,通过以上对钢结构抗震性能分析,可以知道钢结构应成为建筑中,所应用抗震材料的最佳选择。随着钢结构抗震设计的不断进步,会有越来越多抗震能力优越的钢结构建筑问世。钢结构建筑将更为广泛地应用于各个建筑领域,以其得天独厚抗震优势,在建筑中将不断地受到更多的瞩目。
参考文献
[1]肖丽娜.浅谈建筑结构的抗震设计方法[J].民营科技,2011,(05).
[2]马磊,刘超,张清.钢结构与混凝土结构的比较[J].工程建设与设计,2010,(07).
[3]陈小峰,邓开国,郝际平.关于钢结构抗震设计的探讨[J].建筑结构,2009,(S1).
[4]高文军,唐光武,林坤.钢结构震害及抗震研究[J].公路交通技术,2008,(S2).
作者简介:黄再兴(1980-),男,汉族,湖南人,本科,毕业于武汉水利电力大学,就职于中蓝长化工程科技有限公司,工程师。
关键词:建筑;钢结构;发展;抗震;分析
中图分类号:TU393 文献标识码:A 文章编号:1671-3362(2013)03-0016-01
引言
近几年,随着我国建筑产业高速发展,钢铁材料和结构体逐渐呈现多元化的发展趋势,建筑行业的发展也更是各具特色。作为现代建筑领域新兴的钢结构建筑,也越来越被建筑界所重视,这对地震多发的地区,建筑在地震中由于倒坍所造成的灾害,将会成为地震灾害中,对于生命和财产安全中,最具破坏力和杀伤力的直接因素,这就需要不断加强钢结构的抗震性能,提升钢结构建筑抗震的能力
1 钢结构的特点
优质的钢结构具有良好的延伸性,能够将震动时发生的波动抵消掉。对于钢结构在抗拉、抗压、抗剪的强度要求上都很高,特别是钢结构需要凭着工艺制造,利用其所具有的高延性,提升其在地震中的抗震能力[1]。钢结构通过自身的塑性变形特点,达到吸收和消耗震动过程中,抵抗强烈地震的能力。
2 建筑中的钢结构体系
在钢结构建筑中,用的较多钢结构框架体系有纯框架结构、中心支撑结构、偏心支撑结构等。纯框架结构延性和抗震性能比较好,但是由于抗侧刚度比较差,一般不太适合用于层数比较高的建筑。以中心支撑的钢结构框架结构抗侧刚度大,适用于层数较高的建筑。由于一些钢结构支撑构件,具有的滞回性能较差,对于耗散的震动的能量有限,抗震性能没有钢结构纯框架的性能好。钢结构的框架偏心支撑结构,还可以通过偏心连梁进行剪切,达到耗散地震的能量,保证通过钢结构框架的支撑不丧失稳定,这种抗震性能的效果,优于中心支撑的钢结构框架[2],并且其弹性阶段的刚度也接近中心支撑框架。如果采用能与钢结构框架抗侧刚度相匹配含有钢板的剪力墙,还有带竖缝剪力墙的钢结构代替支撑,可以构成具有钢结构框架的抗震墙板结构,其抗震的性能强于由钢结构框架构成的中心支撑结构。当房屋建筑的刚度要求更高时,一般都可以采用沿着建筑周边,有秩序地进行设置一些密柱深梁框架,来构成钢结构的框筒结构。这样设计安装的框筒结构抗侧刚度大,能够起到具有良好抗震性能的效果。
3 建筑中钢结构的抗震性能分析
对于不同的钢结构形式,其抗震的性能存在着明显的不同。一般的混凝土结构的房屋受压能力比较好,但是抗拉力的性能不好,这两种力之间的能达到10倍差距。当外界的地震之类大的震动来临时,房屋在地震波荷载的冲击下,十分容易发生整体垮塌,钢结构比一般的混凝土结构的优越之处,就在于具有良好的延展性,可以将冲击来的地震波的能量抵消掉。钢材从性能上分析,基本上都属于各向同性材料,抗压、抗拉、、抗震、抗剪强度都比较高,同时还具有良好的延性,特别是对于钢结构构件凭着特有的高延性,能够减轻震动冲击时的反应[3]。从而可以将钢结构看作比较理想的弹塑性结构,通过结构的塑性变形来进行吸收和消耗震动波,由于钢结构都普遍具有较高的抵抗强烈震动的能力,而且钢结构对于其他结构相比较来说,自重还是比较轻,这也能够减轻震动作用的影响。通过以上的分析,可以知道钢结构具有抗震性能比较高,工业化程度相对于比较高,具有环保性能好的特點,所以在建筑等到各个需要抗震动的领域,都得到的广泛的应用。
4 保证钢结构延性,完善抗震措施
为了提升钢结构延性,需要对钢结构进行合理的分析和选择,寻找到适合屈服水准和延性要求的指标之后,才是不断完善抗震措施的有效手段,只要能够保证钢结构确实具有,建筑所需的延性能力,才能保证钢结构在不同的震级中可能实现的抗震设防目标。一般来说钢结构系统的抗震措施,可以通过以两个方面内容来体现:
4.1 通过强柱弱梁,来提升抗震能力
通过强柱弱梁,即是在建筑中,对于钢结构的使用,人为地在建筑中增大柱子相对于房梁的抗弯曲能力,使钢结构组成的框架,在遇到大的地震情况下,使房梁端部塑性状态出现得比较早,在最大的非线性位移时,达到的塑性转动比较大。如果房梁端部塑性铰状态出现较晚,就是达到最大非线性位移情况时所出现塑性转动较小,甚至还会根本不出现塑性铰状态[4]。通过这种防范措施,来保证钢结构框架能够具有较为稳定的塑性耗能机构,极大地通过塑性来提升钢结构的耗能,提高建筑的抗震能力。
4.2 通过强剪弱弯,来提升抗震能力
通过强剪弱弯,即是剪切破坏到基本上没有延性,一旦由于钢结构的某部位发生剪切破坏,就将彻底毁坏钢结构的抗震能力,对于柱子端部出现的剪切破坏,还可能导致房屋建筑的倒塌,因此需要增大梁端、柱端组合在节点部位的剪力值,提升钢结构的抗震能力。
总之,通过以上对钢结构抗震性能分析,可以知道钢结构应成为建筑中,所应用抗震材料的最佳选择。随着钢结构抗震设计的不断进步,会有越来越多抗震能力优越的钢结构建筑问世。钢结构建筑将更为广泛地应用于各个建筑领域,以其得天独厚抗震优势,在建筑中将不断地受到更多的瞩目。
参考文献
[1]肖丽娜.浅谈建筑结构的抗震设计方法[J].民营科技,2011,(05).
[2]马磊,刘超,张清.钢结构与混凝土结构的比较[J].工程建设与设计,2010,(07).
[3]陈小峰,邓开国,郝际平.关于钢结构抗震设计的探讨[J].建筑结构,2009,(S1).
[4]高文军,唐光武,林坤.钢结构震害及抗震研究[J].公路交通技术,2008,(S2).
作者简介:黄再兴(1980-),男,汉族,湖南人,本科,毕业于武汉水利电力大学,就职于中蓝长化工程科技有限公司,工程师。