钢结构建筑超限抗震设计的思考

陈建

摘 要：钢结构建筑的超限抗震设计已经受到了我国建筑行业人士的重视，并已经在我国得到了长足的进步和发展。本文首先对钢结构建筑的发展历史进行了概述，又介绍分析了钢结构建筑的设计目标，最后详细阐述了钢结构建筑超限抗震设计需要遵循的原则。

关键词：钢结构建筑；超限；抗震设计；思考

中图分类号：TU352.1 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0006-01

随着我国城市建设步伐的不断加快，高层建筑成为目前我国建筑的最主要形式，高层建筑的结构也呈现出不规则发展的态势，并且渐渐出现了超高层建筑，有的高层建筑虽然在高度上较为适宜，但是建筑的体型较为复杂，建筑结构呈现出不规则形状的发展。随着大跨度建筑的出现，钢结构被用在建筑结构中，以用来增强建筑的抗拉能力，增强建筑的延展性，从而提高建筑的抗震功能。

1 钢结构建筑的发展历史

早在18世纪末，钢结构建筑就已经在英国出现了。在法国建造了埃菲尔铁塔之后，人们也就开始在住宅建筑中尝试使用钢结构了，并且钢结构的建筑也在一定程度上改变了建筑的施工模式，钢结构建筑的设计理论也日渐成熟起来。早期进行施工的钢结构建筑中只有部分的结构构件是使用铁材料制成的，并且还是铸铁和熟铁制成的。直到19世纪80年代，钢结构建筑随着结构型钢的出现而迅速发展开来，20世纪60年代钢结构建筑实现了一次跨越式发展，1949年我国建立之后，钢结构被应用到我国大型厂房和公共建筑之中。近20a，钢结构在我国土木工程中的应用更为广泛，例如：沈阳桃仙国际机场的屋盖以及北京天文馆中的新馆工程等。目前，我国的钢建材的种类非常多样化，有关于钢建材的技术、工艺、产品等也非常多种多样，钢结构建筑在我国有非常好的发展前景。

2 钢结构建筑抗震设计目标

在钢结构建筑抗震功能进行设计的过程中，要实现两个设计目标：当现实生活中发生地震时，建筑物的钢结构在遭到破坏时，不能阻碍到建筑内部工作人员的逃生；钢结构的建筑受到破坏，但不能增加建筑的损失。

钢结构建筑在抗震设计的过程中，建筑结构中的某些钢结构在遭受到地震的影响时，不能在短时间内发生坍塌，以保证建筑内部的人员有时间进行逃生；钢结构在受到地震的影响时，能够不出现什么大的变化，并在地震结束之后，能够在复修之后就能够投入使用，最大限度的降低钢结构建筑在地震发生时的人员伤亡率和经济损失状况。

3 钢结构建筑超限抗震设计需要遵循的原则

目前，随着计算机技术的普及和发展，我们国家中出现了钢结构建筑设计的软件，但是钢结构建筑设计软件出来的设计图纸对于抗震功能的可靠性还有待商榷，应该从整体上对钢结构建筑的超限抗震设计进行考虑。在实际的设计过程中，钢结构建筑的超限抗震设计需要遵循以下几个原则。

3.1 形体简单、布置规则

建筑的形体越简单，布置越规则，它的受力也就越明显，因此在钢结构建筑设计的过程中，应该要考虑地震发生时，它所承受的力在钢结构上的分布情况，构件的构造也就较为容易处理。如果钢结构具有很强的刚度和强度，它的应力和变形就会相对集中些，钢结构也就会是建筑结构设计中的最薄弱的环节所在，在遇到地震时，后果将不堪设想。

3.2 钢结构的刚度要均匀

如果钢结构建筑的刚度分布不均匀，当遇到地震时，钢结构容易出现扭转，应当让钢结构的刚度呈现出连续的状态，并对钢结构的构造进行完善。

3.3 多道抗震防线

在进行钢结构建筑的设计时，既希望钢结构能够抗风，又能够抗震，能够承受地震发生时所产生的破坏力，如果地震的震级非常大，可以试着考虑将钢结构的延展性设计成最大的结构形式。把大型竖向与水平方向上的构件进行有机的结合，以形成巨型的框架，竖向的构件可以承担地震发生时所产生的横向的剪力。

3.4 增加钢结构中的有效宽度

为了提高钢结构建筑的稳固性，可以将钢结构的重量向着边缘进行转移，如果钢结构的高度是固定的话，就会对钢结构的建筑物的高和宽有很大的限制作用，例如：纽约的世贸中心的双塔，它的钢结构的宽度是6.6，直到现在也很少有钢结构建筑的宽度超过这个数值。

3.5 发挥钢结构建筑的最大作用

经过大量的建筑资料证明，钢结构建筑的偏心支撑的结构形式的弹性刚度和好，基本上可以与延性框架的钢结构的优点相媲美，抗震能力非常强，也就是这种形式的钢结构建筑在遇到地震时，钢结构可以形成一种特殊的塑性铰，具有极强的滞回性，能够在消能梁承受地震作用变得愈加硬化时，其他的支撑杆、柱或钢结构形式还能依然保持着它所具备的弹性。

3.6 起到水平隔板的作用

我国的建筑大部分都是使用现浇筑的钢筋混凝土进行楼层板的施工，如果一个建筑物的楼层数在12层以上，就需要对钢结构进行水平的设置，以保证建筑楼层板的整体性，起到水平隔板的作用。

3.7 进行粘弹性阻尼器的设置

在钢结构建筑的抗震设计的过程中，进行粘弹性阻尼器的设置，粘弹性阻尼器属于非常消耗建筑材料的一种钢结构形式，不仅能够降低钢结构建筑在地震发生时的所要承受的内力，而且还能够增加钢结构的风振加速度，以提高钢结构建筑的稳固性，从全面和整体上对钢结构建筑的朝鲜抗震进行设计。

3.8 埋入式和外包混凝土式柱脚的钢结构形式

在针对地震区域的钢结构建筑进行设计时，需要充分考虑地震剪力对钢结构建筑的影响，以提高锚栓方面的抗震强度。在我国的建筑结构设计中，普遍都是使用中外露氏柱脚进行钢结构建筑的超限抗震设计，但是埋入式和外包混凝土式柱脚的钢结构形式的抗震方面还是值得研究的。

4 结语

综上所述，钢结构建筑的超限抗震设计已经得到了建筑结构设计人员的重视，由于各地之间存在着较大差异，因此在钢结构建筑的超限抗震设计的过程中也存在这很大的区别，要从各个方面进行思考，以全面、整体的考虑钢结构建筑的超限抗震设计，从而减少钢结构建筑在遇到地震时所造成的人员伤亡和经济损失。

参考文献

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