建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)及運(yùn)用探析

趙鵬

摘要：現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)逐漸向多元化、現(xiàn)代化、綠色化的方向轉(zhuǎn)變，尤其是鋼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的地位日漸凸顯。但是，鋼結(jié)構(gòu)建筑在改善人民居住環(huán)境、辦公環(huán)境的基礎(chǔ)上，也存在大量的安全隱患，加上我國地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特殊性，極易引發(fā)地震災(zāi)害等風(fēng)險(xiǎn)。基于此，本文圍繞現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中常見的問題展開研究，分析優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)的處理方式，希望能為我國現(xiàn)代建筑工程質(zhì)量提供一些有用的建議。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)建筑;抗震設(shè)計(jì);技術(shù)要點(diǎn)

引言

由于現(xiàn)代化城市建設(shè)的速度越來越快，城市當(dāng)中的建筑物不斷增加。為了讓建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到更好的使用，設(shè)計(jì)人員結(jié)合最新的科學(xué)技術(shù)對(duì)建筑工程鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)，使得鋼結(jié)構(gòu)變得更加合理化、系統(tǒng)化。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)而言，與其他建筑材料有著很大的不同，能夠?qū)Y源進(jìn)行有效節(jié)省，讓建筑達(dá)到節(jié)能減排的效果。在實(shí)際建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依然存在很多方面的問題，相關(guān)人員如果不對(duì)這些問題進(jìn)行合理的解決，會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此應(yīng)該對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行嚴(yán)格的把控，對(duì)人員的安全提高重視。

1提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的必要性

房屋建筑，為人們生活、居住、學(xué)習(xí)、工作、娛樂的重要場(chǎng)所。在城市化建設(shè)持續(xù)推進(jìn)的時(shí)代背景下，城市人口更為集中，人們的財(cái)產(chǎn)數(shù)量也有所提升，一旦發(fā)生地震，有可能造成較大經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，目前我國地震類型多樣，發(fā)生頻繁，必須通過提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的方式，切實(shí)保證人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全，符合時(shí)代與社會(huì)發(fā)展特點(diǎn)。與此同時(shí)，建筑抗震性能提升，對(duì)于企業(yè)發(fā)展十分必要，一方面，近幾年地震頻發(fā)，使社會(huì)群眾對(duì)建筑物的抗震能力有較高要求，因而加強(qiáng)建筑抗震性建設(shè)，已經(jīng)成為建筑企業(yè)立足市場(chǎng)的必要條件;另一方面，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，也是建筑企業(yè)社會(huì)責(zé)任感的充分體現(xiàn)，對(duì)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展有積極影響。

2建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)及運(yùn)用

2.1抗震計(jì)算方式

可以用底部剪力方法計(jì)算建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震情況。如果鋼結(jié)構(gòu)有著較高的整體高度，那么計(jì)算過程中可以采用分解反應(yīng)譜法。設(shè)計(jì)人員需要對(duì)工程所在區(qū)域具體抗震要求進(jìn)行確定，通常在4～6級(jí)抗震等級(jí)要求的地區(qū)可以根據(jù)具體規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)置建筑，要注意考慮建筑物自身情況和當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，確保設(shè)計(jì)抗震強(qiáng)度能夠和實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)需求相符合。設(shè)計(jì)人員還要分析建筑場(chǎng)地類型，根據(jù)當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度要求明確抗震方法。如果是丙類建筑物則需要采取降度處理建筑設(shè)計(jì)方案。在計(jì)算地震作用過程中需要計(jì)算重力荷載代表值，用恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值加活荷載組合值確定最終荷載值。其中，活荷載的組合值系數(shù)為0.5，各結(jié)構(gòu)具體活荷載組合值系數(shù)也為0.5，屋面部分的活荷載數(shù)值并不記入其中。

2.2做好建筑施工的各項(xiàng)基礎(chǔ)工作

在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)劃過程中，建設(shè)單位需綜合評(píng)估工程施工區(qū)域的地面運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)條件，做好各項(xiàng)基礎(chǔ)工作。合理布局建筑工程項(xiàng)目的施工場(chǎng)所，加強(qiáng)對(duì)不穩(wěn)定因素的監(jiān)督與管控力度，采取有效的措施保持建筑工程結(jié)構(gòu)在水平面方向的穩(wěn)定性與承載能力。以增強(qiáng)建筑工程項(xiàng)目的安全性為目標(biāo)，全面控制建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)各個(gè)階段的工程造價(jià)與資金預(yù)算。通過引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備和高質(zhì)量技術(shù)人才，優(yōu)化建筑工程結(jié)構(gòu)的構(gòu)造流程，在保證施工安全的同時(shí)，不斷提升建筑工程項(xiàng)目對(duì)地震災(zāi)害的應(yīng)對(duì)能力，進(jìn)而有效保障人們的人身財(cái)產(chǎn)安全。

2.3應(yīng)用滑動(dòng)抗震設(shè)計(jì)方法

在建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，摩擦滑動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用較為常見，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)與限位裝置產(chǎn)生協(xié)同作用，配合合適的水平滑移材料，能夠起到較好的抗震效果。另外，將滾軸、滾珠設(shè)備等融入其中，達(dá)到復(fù)位效果。滑移材料主要有滑石粉、不銹鋼板等，為保證滑移材料自身功能，在建設(shè)施工階段，應(yīng)該利用多層橡膠技術(shù)，對(duì)鋼球表面的凹球進(jìn)行較好處理，以便于地震過后更好恢復(fù)。摩擦滑動(dòng)技術(shù)的主要原理，是依靠結(jié)構(gòu)的水平滑動(dòng)，基于此，可削弱豎向產(chǎn)生的應(yīng)力傳導(dǎo)，保證建筑結(jié)構(gòu)具有較好強(qiáng)度，避免產(chǎn)生破壞。當(dāng)?shù)卣鹨?guī)模較小、振力不強(qiáng)時(shí)，滑動(dòng)裝置之間會(huì)存在一定摩擦力，并不會(huì)觸發(fā)機(jī)關(guān)，隨著震感的增強(qiáng)，超過滑動(dòng)裝置之間的摩擦力時(shí)，裝置就會(huì)起到較好隔震效果，削弱、轉(zhuǎn)換地震產(chǎn)生的震力，即使振動(dòng)幅度較大，建筑結(jié)構(gòu)間振動(dòng)，也會(huì)與地震振動(dòng)頻率保持一致，防止建筑被破壞，具有較強(qiáng)實(shí)用性。

2.4防火設(shè)計(jì)

第一，要考慮鋼結(jié)構(gòu)彈性變形，對(duì)溫度升高后鋼結(jié)構(gòu)膨脹情況以及降溫后鋼結(jié)構(gòu)的形狀變化進(jìn)行細(xì)致的分析。第二，要重點(diǎn)考慮塑性變形。在溫度變化后鋼材可能會(huì)產(chǎn)生永久變形無法恢復(fù)原狀。在建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中需要明確防火材料和防火涂料等級(jí)，從實(shí)際情況出發(fā)保證和實(shí)際要求相符合，有力控制地震時(shí)期伴發(fā)的火災(zāi)等問題對(duì)建筑產(chǎn)生的影響。

2.5加強(qiáng)對(duì)建筑選址工作的重視

現(xiàn)階段，建設(shè)單位想要有效提升建筑工程的抗震性能，必須堅(jiān)持因地制宜的設(shè)計(jì)原則，加強(qiáng)對(duì)建筑選址工作的重視，根據(jù)項(xiàng)目工程的實(shí)際用途和施工標(biāo)準(zhǔn)，選擇與建筑工程需求相匹配的抗震設(shè)計(jì)方案。在建筑工程項(xiàng)目的選址過程中，優(yōu)先選擇視野開闊、地形平坦、區(qū)域發(fā)展松散的區(qū)域，既要減少項(xiàng)目施工過程中影響工程質(zhì)量的不利因素，又要降低地震災(zāi)害對(duì)周邊建筑工程構(gòu)造產(chǎn)生的破壞。此外，設(shè)計(jì)單位還應(yīng)依據(jù)全面檢測(cè)建設(shè)區(qū)域地震地質(zhì)和工程地質(zhì)的資料，不斷提升建筑工程地基的穩(wěn)定性，從而大幅度規(guī)避地震災(zāi)害對(duì)建筑物損害。

3建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析

1）靜力法對(duì)于靜力法而言，其實(shí)就是把所有微小變形的結(jié)構(gòu)受力條件進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)相關(guān)條件對(duì)其進(jìn)行微分方程平衡的建立。相關(guān)人員可以根據(jù)這些方程對(duì)臨界荷載進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。然而在實(shí)際的使用過程中，要想對(duì)相關(guān)平衡的微分方程進(jìn)行構(gòu)建，就必須在設(shè)定當(dāng)中遵守一定的規(guī)范，比如構(gòu)件應(yīng)該是截面的直桿，還應(yīng)該讓壓力保持之前的軸線進(jìn)行作用。2）動(dòng)力法對(duì)于動(dòng)力法而言，其實(shí)就是對(duì)處于平衡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)體系，一旦在其中施加微小的干擾，必然讓其產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)，在這樣的條件下，振動(dòng)加速度與結(jié)構(gòu)變形都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。如果荷載出現(xiàn)低于穩(wěn)定極限荷載值的情況，必然讓加速度與變形產(chǎn)生相反的方向。因此，在對(duì)其去除干擾之后，就能夠讓運(yùn)動(dòng)處于靜止的情況，讓結(jié)構(gòu)擁有較強(qiáng)的平衡狀態(tài)。臨界的狀態(tài)荷載通常都是鋼結(jié)構(gòu)的屈曲荷載，在鋼結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率為零的情況下獲得。

結(jié)語

在現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目的實(shí)施過程中，設(shè)計(jì)單位應(yīng)全面了解工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念，制定科學(xué)的抗震設(shè)計(jì)方案，不斷創(chuàng)新、優(yōu)化施工技術(shù)與工程結(jié)構(gòu)，立足建筑工程的實(shí)際情況，明確項(xiàng)目建設(shè)中抗震設(shè)計(jì)的施工難點(diǎn)與技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格遵循國家建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，不斷提高建筑物的抗震性能與穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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