建筑钢结构抗震设计及运用探析

王燕鹏 李志飞

摘要：建筑结构抗震设计直接决定了建筑的抗震性能和效果，为保证用户生命财产安全，需将建筑结构的抗震设计现状作为关键的切入点，根据建筑的建设质量标准要求，合理地落实建筑结构抗震设计。本文主要分析建筑钢结构抗震设计及运用。

关键词：钢结构;抗震设计;建筑

引言

地震灾害会对建筑物的安全性以及稳定性产生严重影响，如果建筑物的抗震等级没有达到要求，就会发生断裂，甚至是倒塌等问题，对人们的生命财产安全造成直接威胁。为有效提高建筑物在地震灾害中的抵抗能力，设计人员加大了对抗震设计的研究，并着重对钢结构的抗震设计内容展开了相关分析与研究。

1、建筑钢结构及结构抗震设计重要性

钢材料具有质量轻及弹塑性理想等方面的优势，机械性能较为突出，在建筑行业中有着广泛应用。随着钢结构的大量应用，其具备的良好抗震性能也逐渐显现出来了，得到了设计方与施工方的青睐。在对钢结构进行设计的过程中，可以按照国家规范展开结构抗震设计，明确抗震结构的设置方式和方法，以便最大限度地对结构的安全性进行保障。在相同载荷工况中，采用钢结构能使构件的厚度更薄且截面尺寸更小，其优势在钢结构施工中能得到充分的体现，但钢结构也存在着稳定性较差的不足，容易出现结构失稳的问题。为保证对该项问题进行妥善处理，实现理想化的钢结构应用模式，需要通过对单个构件进行分析，对整体结构的稳定性展开推演，做好简化计算，从而科学展开整体钢结构的设置。

2、建筑结构抗震设计中存在的问题分析

2.1几何非线性

在结构加载过程中存在旋转过大以及位移过大的问题，在对屈曲等问题进行处理时，小变形几何方程并不适用。需要在问题处理过程中对材料非线性进行研究，需要将有位移二次方的项融入大位移以及旋转问题的研究中，对变形平衡问题进行充分考量，禁止出现对线性方程进行简化的状况。

2.2技术资源缺失

建筑的抗震设施利用率有限，整体的建筑质量受到了负面影响。所以需要考虑到现场人员因素、材料质量、装备水平等因素进行施工，然而技术资源匮乏、技术水平不足的情况下，发生设计隐患的几率大，难以真正将高层建筑结构的抗震作用充分地发挥出来，保证居民的居住环境安全。

2.3残余应力

钢结构中的残余应力会导致结构出现扭转，屈曲载荷发生改变的状况，但不会对欧拉临界载荷产生干扰。因为应力存在会使压弯构件出现屈服强度过小的状况，会造成变形过大以及刚度下降的问题，会在没有达到预定载荷数值时，出现屈服状况，进而造成承载能力下降，二阶效应出现增加的情况。

3、建筑结构抗震设计的优化对策

3.1合理选择钢结构类型

由于钢结构的抗震体系并不属于单一类型，种类较为丰富且较为多元化，所以在进行钢结构建筑的施工过程中，需要按照建筑施工所使用的材料以及钢结构建筑的实际高度，对相关的施工工艺展开科学选择。应保证所选择的钢结构类型能够与具体的抗震等级要求相符合，可对施工活动顺利开展形成有效促进作用，从而为后续各项操作的高质量开展奠定良好基础。

3.2结构静力分析

在开展对钢结构厂房抗震设计中结构静力分析的过程中，相关的设计人员充分考虑到钢结构重量与刚度分布不均匀的问题，运用相应的抗震数据计算程序，使其能够进行对各个厂房楼层中抗震位移、刚度比与承载力比数值的有效计算，使其能够有效地满足钢结构厂房所需的抗震性能要求。而在实际进行对钢结构厂房应力抗震设计的过程中，设计人员同样运用相应的抗震程序对实际刚度进行设计分析，以保障能够有效地满足钢结构的抗震需求，进一步提高钢结构厂房的实际抗震效果与抗震性能。而在实际开展对钢结构厂房抗震设计的过程之中，建筑设计部门同样应以所计算的抗震数据为依据，按照这些数据进行对厂房抗震性能的设计，通过合理的调整框架梁、柱、垂直支撑等结构设计，使其能够有效地保障整个钢结构的抗震性能，使其能够被有效地运用到企业之中，保障企业之中实际安全开展工作的效果，以及对地震的实际防护效果。

3.3保证建筑材料的质量

建筑材料质量是决定高层建筑建设质量和性能效果的关键，高层建筑工程的建设施工中，对于结构抗震设计和施工质量的控制，要强调对建筑材料的合理选择，保证使用到施工中的建筑材料符合一定的标准要求。高层建筑工程是一项系统、大规模的项目，其中应用到大量的建筑材料，涉及的种类繁多，因此选择材料时需要考虑多方面因素，以达到强化高层建筑结构抗震性能的目的。施工过程中，需根据现场工程建设状况，分析当地的环境、地质条件等，选择能够满足抗震需求的可靠质量的施工材料，尤其是在我国的部分区域内存在着地震灾害多发的情况，具体的高层建筑结构抗震设计中要选择复合材料，强调高层建筑结构的稳定性能，提高对地震灾害的抵御能力，尽可能地减少建筑整体重量，保证可靠的质量效果，防范地震灾害，提高居民的居住安全。

3.4抗震设计

地震的发生会造成结构倒塌、节点破坏、构件破坏等多种不利局面，结构倒塌主要是因为结构屈服强度系数和抗弯刚度分布不均，节点破坏是因为节点区的应力集中，焊缝存在缺陷，构件破坏则是因为支撑承受反复拉压的轴向力作用超出了屈曲临界力，都会导致钢结构失稳。加强抗震设计是增强钢结构稳定性的重要路径，设计人员可以按照以下流程进行抗震设计：1）明确建筑工程钢结构抗震设计要求，加强建筑屋面板与屋架之间的联系，将二者连接到一起。（2）选择合理的钢结构支撑方式，优化钢结构抗震设计方案。（3）运用科学的抗震措施，如底部剪力法、反应谱法、时程分析法，与钢结构稳定性设计相关联，解决协同不良的问题，提升钢结构的抗震能力。

结束语

设计人员需要认识到钢结构抗震设计对于建筑结构安全使用的重要性以及必要性，需要加大对抗震设计方式方法的研究力度。不仅要按照场地的具体情况，做好场地地址选择以及钢结构抗震类型选择，同时还要科学展开钢结构的抗震计算等各项操作，保证钢结构的抗震设计能够达到预期目标，能够实现对钢结构建筑抗震性能的切实强化，从而保证建筑物使用的安全性以及稳定性，为民众的安全使用创造更加理想的建筑空间环境。

参考文献：

[1]趙光朋.建筑抗震设计分析[J].房地产世界，2021（05）：32-34.

[2]甘昱.住宅建筑结构的抗震优化设计策略[J].工程建设与设计，2021（04）：21-23.

[3]景亚磊.建筑抗震设计及相关问题分析[J].居舍，2021（06）：81-82.

作者简介：王燕鹏，1988.6，男，汉，河南偃师人，硕士，中级工程师，目前从事建筑结构设计方面的工作与研究