抗震設(shè)計在鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的應(yīng)用

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計；橋梁；抗震 

　　隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，建筑鋼結(jié)構(gòu)迎來了蓬勃發(fā)展的大好時機，被廣泛的應(yīng)用在各種建筑物當(dāng)中。我國城市多為地震區(qū)，需要進行抗震設(shè)計。就多年的工作實踐總結(jié)得出，以鋼結(jié)構(gòu)為主的建筑結(jié)構(gòu)本身存在著良好的抗震性、完整性，并且伴隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和社會工業(yè)化程度的不斷提升呈現(xiàn)出逐步完善的發(fā)展趨勢。就近年發(fā)生的地震而言，以鋼結(jié)構(gòu)為主的建筑物很少受到損壞。 

　　一、鋼結(jié)構(gòu)抗震概述 

　　由于鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)在施工建設(shè)中本身存在著節(jié)能環(huán)保，抗震性能好、整體優(yōu)勢高、延伸性好的特點，特別是鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的延展性的存在，使得鋼結(jié)構(gòu)在地震條件下能夠及時的發(fā)生應(yīng)變作用，減少地震造成的振動力，有效的避免了地震對鋼結(jié)構(gòu)帶來的破壞。 

　　1、構(gòu)成 

　　所謂的鋼結(jié)構(gòu)主要指的是在工程建設(shè)中采用型鋼、鋼板以焊接、螺栓聯(lián)接、機械連接、鉚接等方式形成的一種建筑工程結(jié)構(gòu)。這種建筑結(jié)構(gòu)在構(gòu)成中主要是以鋼材作為主要的原材料，是目前建筑工程領(lǐng)域中一個最為常見的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。在工程建設(shè)中采用鋼材作為承重結(jié)構(gòu)是一個極為科學(xué)的方式，這主要是由于鋼材本身存在著抗壓能力強、整體性高、有良好延伸性的優(yōu)勢，因此其在施工建設(shè)中與傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)相比較存在著極大的優(yōu)勢。 

　　2、鋼結(jié)構(gòu)抗震分析 

　　在現(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)體系中，通常都是由純框架結(jié)構(gòu)、框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)以及框架中心結(jié)構(gòu)三個環(huán)節(jié)構(gòu)成。其中，純鋼架結(jié)構(gòu)是一種由鋼材直接構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)體系本身具備著延伸性能好、抗震性能較佳的特點，但是在工程設(shè)計和建設(shè)的過程中由于其本身不存在支撐結(jié)構(gòu)體系，這就造成了結(jié)構(gòu)抗側(cè)拉能力較差�？蚣芷�心支撐結(jié)構(gòu)是目前最為常見的一種工程建設(shè)體系，這種結(jié)構(gòu)在施工建設(shè)中主要的優(yōu)勢在于既包含純框架結(jié)構(gòu)本身的特點和優(yōu)勢，又在一定程度上提高了工程整體性和抗拉強度�？蚣�-中心支撐體系結(jié)構(gòu)則是一個抗側(cè)拉強度大、整體性能好的結(jié)構(gòu)體系，但是其在施工建設(shè)中由于框架支撐體系位于結(jié)構(gòu)中心，這就容易造成室內(nèi)設(shè)施和室內(nèi)面積受到一定的影響，且存在著一定的滯回性。因此，這種結(jié)構(gòu)在目前的應(yīng)用中通常都是用于層數(shù)較多的結(jié)構(gòu)之中，但是其中的滯回性影響卻造成了其在地震發(fā)生后抗震性存在著一定的不足和缺陷，甚至容易引發(fā)整個建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體失穩(wěn)現(xiàn)象。 

　　二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的破壞部位 

　　目前，鋼結(jié)構(gòu)建筑已成為整個建筑工程領(lǐng)域中的標(biāo)志模式，更是一個國家、民族和地區(qū)經(jīng)濟實力、文化程度、經(jīng)濟發(fā)達的衡量標(biāo)準(zhǔn)。自從新世紀(jì)以來，隨著我國國民經(jīng)濟實力的顯著增強，鋼結(jié)構(gòu)建筑越來越多的出現(xiàn)在人們的周圍，這也是實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保建筑施工的首要條件。就這些鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)實踐總結(jié)得出，在目前的鋼結(jié)構(gòu)施工建設(shè)中，常見的鋼結(jié)構(gòu)破壞問題主要部位保養(yǎng)含有以下幾個方面： 

　　1、節(jié)點部位 

　　節(jié)點部位作為整個工程領(lǐng)域中最為薄弱的環(huán)節(jié)，也是最容易出現(xiàn)各主要因素影響破壞的一部分。就多年的工程實踐總結(jié)得出，造成節(jié)點部位出現(xiàn)破損的主要原因在于： 

　�。�1）在地震發(fā)生之后，受到地震條件的影響，使得節(jié)點部位出現(xiàn)一定的裂縫，且裂縫的產(chǎn)生造成了鋼結(jié)構(gòu)橫梁受到壓力變化而產(chǎn)生二次壓力，這就造成了節(jié)點出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞。 

　�。�2）在施工設(shè)計中，由于設(shè)計師和施工人員對于焊接縫處理不合理，從而引發(fā)了裂縫的出現(xiàn)，這就給節(jié)點部位隱患的產(chǎn)生提供了先決條件。 

　�。�3）節(jié)點施工連接不科學(xué)，在工程設(shè)計和施工建設(shè)的過程中，由于螺栓聯(lián)接不符合預(yù)計標(biāo)準(zhǔn)和工作要求，造成了節(jié)點受到地震的影響而產(chǎn)生聯(lián)接錯位、聯(lián)接斷裂等現(xiàn)象，從而造成了節(jié)點部位出現(xiàn)極大的損毀問題。 

　　2、構(gòu)件破壞 

　　在目前的鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)實踐中，常見的構(gòu)件破壞主要有整體支承構(gòu)件失穩(wěn)、鋼柱斷裂以及結(jié)構(gòu)倒坍3個方面。其中整體支承構(gòu)件失穩(wěn)主要是由于工程在設(shè)計中由于對于整體性控制不科學(xué)，造成了建筑結(jié)構(gòu)受到地震水平荷載的影響而產(chǎn)生了局部或者整體失穩(wěn)問題。鋼柱斷裂是由于鋼柱設(shè)計不達標(biāo)，受到地震應(yīng)力的影響產(chǎn)生鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂。鋼柱斷裂則是由于結(jié)構(gòu)整體倒塌產(chǎn)生應(yīng)力而造成的，這種問題的出現(xiàn)對于整個工程支撐體系的影響都是極為嚴(yán)重的。 

　　三、鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計 

　　1、鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性連接抗震設(shè)計 

　　1999年美國北嶺地震和1995年日本阪神地震中出現(xiàn)了大量的鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性連接脆性斷裂的破壞現(xiàn)象，造成了巨大的經(jīng)濟損失。在此以后國際上進行了大量的研究，提出了許多卓有成效的改進措施，可以有效地提高構(gòu)件延性，避免節(jié)點連接發(fā)生脆性破壞。目前我國鋼結(jié)構(gòu)中最常用的梁柱剛性連接形式――栓焊混合連接，它具有構(gòu)造簡單、施工方便的優(yōu)點。但這種形式的節(jié)點在美國北嶺地震中出現(xiàn)嚴(yán)重的脆性斷裂現(xiàn)象，為此美國學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在梁腹板和抗剪板之間補焊可以有效地提高節(jié)點塑性轉(zhuǎn)動能力，也可以采用梁――梁拼接型式以避免現(xiàn)場焊接帶來的梁柱連接缺陷。 

　　2、選擇對建筑抗震有利的場地和地基 

　　場地影響了鋼結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，鋼結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)大小決定了鋼結(jié)構(gòu)的震害。因此，在抗震設(shè)計時應(yīng)選擇堅硬的中硬土場地，實在無法避開不利的或危險的場地時，應(yīng)采取補救措施。 

　　3、選擇合理的結(jié)構(gòu)總體布置 

　　建筑形狀力求規(guī)則，形狀較簡單的建筑物由于受力性能明確，遭受地震時破壞很輕。在抗震設(shè)計時要求建筑形狀規(guī)則，結(jié)構(gòu)要求對稱，來減小質(zhì)量中心和剛度中心的偏離。 

　　強度以及剛度應(yīng)連續(xù)變化，抗震結(jié)構(gòu)的剛度、承載力在樓層平面內(nèi)應(yīng)均勻，沿結(jié)構(gòu)堅向應(yīng)連續(xù)并且均勻。 

　　結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計始終貫穿于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各個階段，它是鋼結(jié)構(gòu)建筑抗設(shè)計重要組成部分。只有在設(shè)計工作中合理的運用各種手段，才能夠設(shè)計出科學(xué)、安全的建筑鋼結(jié)構(gòu)。