鋼結構抗震存在的問題及建議

張 建 微

(山西省煤炭規劃設計院，山西 太原　030045)

1　概述

在建筑工程的功能性以及美觀性要求不斷提升過程中，對于建筑工程抗震要求同樣也有所提升。地震災害的危害非常大，我國幾乎每年都會發生地震災害，由于受到地震災害的影響，而導致的經濟損失巨大，同時地震災害還嚴重的威脅到人們生命與財產安全。因此，要求我們在進行建筑結構設計過程中，應當重視抗震設計問題，不斷提升建筑結構的抗震性能。由于鋼結構擁有獨特的優勢，而且在建筑工程中的應用也逐漸廣泛。所以，也要求我們需要進一步深化對鋼架構抗震性能的了解，提升鋼結構的抗震性能，為人們提供一個安全與舒適的居住空間。

2　鋼結構建筑中主要的抗震體系

2.1　框架鋼結構體系

在框架結構之中，主要由兩個不同部分組成，分別為縱向、橫向框架結構以及抗側拉構件。采用框架結構進行施工的過程中，工藝較為簡便，而且所需建設周期相對短，在建筑領域中的應用越來越廣。若是單純的采用框架結構，則鋼結構的側向剛度相對不高，若是工程高度相對高，需要進一步增加梁結構以及柱結構的面積，如此便易導致鋼結構發生失穩問題，所以，一般鋼結構適宜應用在層高相對較低的建筑工程之中。

2.2　框架—剪力墻鋼結構體系

此種鋼結構體系和單純的框架結構體系對比而言，其擁有更強的抗側移性能，從而能夠顯著的改善鋼結構的側向剛度值，從而能夠確保層高較高的建筑能夠抵御地震載荷作用。但是，因為在框架—剪力墻鋼結構體系之中，剪力墻結構所擁有的剛度值相對大，所以，若是框架—剪力墻鋼結構體系遭遇地震災害，便易導致應力集中問題，也易導致鋼結構體系發生脆性破壞。而為了能夠避免鋼結構發生脆性破壞，設計出了帶縫剪力墻結構。

2.3　巨型鋼結構體系

一些建筑結構為了能夠達到相應的功能要求，需要應用巨型鋼結構體系。巨型鋼結構在應用過程中也表現出了非常好的適應性特征。對于巨型鋼結構體系來說，其擁有非常優良的抗推剛度，例如，建設在德國美因河畔法蘭克福的商業銀行大樓，便是采用巨型鋼結構體系建設而成的，在此建筑工程之中，位于三角形不同頂點位置的獨立框架筒結構作為矩形柱結構，而由8層樓高度鋼框架相互進行連接作為巨型梁結構，如圖1所示。最后，由巨型梁結構以及巨型柱共同的構成了巨型筒鋼結構體系。由于這樣的巨型鋼結構體系擁有優良整體性能，因此，其抗震性能也同樣優良。

2.4　筒體鋼結構體系

在高層鋼結構建筑之中，筒體結構的應用范圍也相對較廣。在筒體鋼結構體系之中，包含有單筒結構以及束筒結構。對于這兩種結構來說，腹板要承擔主要的剪力作用，而翼緣則承擔主要的彎矩作用，所以，對于筒體結構來說，均會有著一定的剪力滯后問題。因此，可以采用加設剪力墻結構、設置密排框架柱結構等方法，以有效的提升鋼結構體系的抗震性能。

3　鋼結構抗震中存在的問題

鋼結構擁有較為優良的物理性能，不過，鋼結構進行加工和焊接時，仍舊會受到工藝以及環境腐蝕等因素的作用，因此，會導致鋼結構所擁有的優勢被削弱，使得鋼結構易出現損害問題。由于多種因素的影響，易使得鋼結構發生失穩問題，在鋼結構節點位置處易發生較為嚴重的破壞。鋼結構具體施工環節中影響其抗震性能的因素主要有下列幾方面：

1)在鋼結構的施工環節，鋼材料易發生彎曲或者失穩問題。

2)要是鋼結構中支撐構件遭遇到較為大的壓力，便會使得支撐結構受到側向應力作用，在遭遇震害時，便會使得軸向作用力極大增加，極易導致鋼結構的整體結構受到嚴重破壞。

3)節點被破壞。鋼結構建造工藝會在很大程度上影響到鋼結構節點的質量，因為鋼結構的節點在制造過程中所需工藝較為復雜，極易出現應力集中的問題。而且節點焊接作業過程中，因為工期相對較長，因此，極易導致焊接部位出現脫節的問題，導致節點位置承載能力顯著降低，對于鋼結構抗震性能造成極為不利的影響。

4)基礎錨固破壞問題。基礎錨固破壞常見的問題包含有螺栓拉短問題、混凝土錨固結構失去效能問題以及連接板結構發生斷裂問題等等。這些問題和建設施工中所使用的材料質量以及施工質量存在直接聯系。

4　提升鋼結構建筑抗震性能的建議

4.1　應當將鋼結構建筑建設于有利的場地之中

在鋼結構建筑進行選址過程中，要求要盡可能的避開一些存在不利影響因素的區域，而將鋼結構建筑建設于更加有利于提升抗震性能的場地之中。一般情況下，對于鋼結構建筑抗震性能不利的區域主要指的是一些地質情況相對復雜區域，例如，常常由于受到地震作用而導致滑坡問題、泥石流問題的一些區域。所以，在鋼結構建筑的建設過程中，應當盡可能建設在擁有相對大“平均剪切波速”的一些區域之中，這樣便可以有效降低地震災害對鋼結構建筑帶來的影響。

4.2　選用適宜的鋼結構類型

由于鋼結構抗震體系包含類型非常多，所以，進行鋼結構建筑建設施工過程中，應當依照不同的建筑物高度值、建筑地基情況以及建筑材料情況，采用合理的技術工藝，確保鋼結構建筑不僅能夠滿足抗震性能要求，同時還更加的經濟。

4.3　構建多道抗震防線

在鋼結構建筑的建設過程中，應當建立不同的抗震防線。通過設計擁有相對大抗推剛度值的鋼結構，可以確保鋼結構建筑工程遭遇地震時，能夠達到建筑變形的相應需求，通過贅余桿件所擁有的屈服性變形以及彈塑性變形抵抗地震作用力。

4.4　采取高延性設計方式

對于鋼結構建筑來說，可以通過延性設計的方式來有效提升鋼結構工程抗震性能。在鋼結構建筑地震災害時，因為地震作用會導致鋼結構建筑在相對短時間之中便會遭遇到較大的應力作用，而這些應力產生的能量非常大，要是短時間之中所有的能量全部爆發出來，便極易導致鋼結構建筑遭到破壞。依照物理學知識我們可知，要是能夠有效延長力在結構上的作用時間，單位時間內鋼結構建筑所遭受的應力作用便會降低，這樣便能夠有效的防止鋼結構建筑遭到地震破壞。現階段，很多鋼結構建筑中均應用了超延性設計的方式，使得結構在遭遇地震災害時更易發生變形，從而達到要求的抗震目標。

5　結語

由于地震災害的危害巨大，人們也開始重視建筑物抗震性能，在建筑工程設計中，對抗震性能的要求也不斷提升。而鋼結構在建筑工程中的應用越來越廣，要想確保鋼結構建筑能夠具有優良的抗震性能，應當對鋼結構體系進行全面分析，掌握鋼結構建筑抗震存在的問題，才能制定有效措施提升鋼結構的抗震性能。鋼結構的建設周期相對較短，而且很多材料能夠被再次回收利用，自重也較輕。由于鋼結構擁有相對優良的延展性以及變形性，因此，當在遭遇地震災害時，能夠更多的吸收地震作用力，減緩地震所造成的沖擊，確保建筑結構的整體性不被破壞，可以有效的保障人們生命與財產安全。

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