钢结构抗震性能分析

黄再兴

（中蓝长化工程科技有限公司，湖南 长沙 410116）

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点，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。

[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).