淺談高層鋼結(jié)構(gòu)抗震措施

關(guān)鍵詞：高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；抗震性；措施 

　　隨著我國城市建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)也逐漸發(fā)展起來，出現(xiàn)了很多不同于傳統(tǒng)的建筑造型的新時(shí)期的建筑，它們不僅造型美觀新穎，而且還能夠更多的滿足人們的需求，同時(shí)給城市新增了一道靚麗的風(fēng)景線。新時(shí)期建筑的空間布局發(fā)生了變化，以往的結(jié)構(gòu)分析方法已經(jīng)不能夠滿足如今建筑結(jié)構(gòu)布局的變化，尤其是對建筑的抗震性的分析造成了不小的影響。目前，分析手段和分析方法都有了不同程度的提高，這就為建筑抗震性的分析提供了有利的條件，同時(shí)也大大促進(jìn)了高層建筑的結(jié)構(gòu)分析和空間布局的進(jìn)一步發(fā)展。 

　　1、高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)闡析 

　�、俳ㄖ�物的結(jié)構(gòu)不同，其抗震的效果自然就會(huì)產(chǎn)生差異。一般混凝土的建筑雖然抗壓性能還是不錯(cuò)的，但是那只是應(yīng)對一方的壓力，如果壓力同時(shí)來自于壓力和拉力的話，房屋就有可能承受不住，而最終導(dǎo)致整體垮塌。當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，地震波的沖擊力是各個(gè)方向的，很容易造成房屋的倒塌。如果建筑用的是鋼結(jié)構(gòu)是在一定程度上可以緩解上述危險(xiǎn)的，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)有比較好的延展性，可以把地震波的沖擊力有效的抵消，這樣就很好的保護(hù)建筑物和人的生命安全，鋼結(jié)構(gòu)的高延展性有效的減輕了震感。②鋼結(jié)構(gòu)不僅具有良好的延展性，其彈塑性也是比較理想的，正是因?yàn)檫@樣，它可以通過塑性變形對地震的輸入能量進(jìn)行有效的消耗和吸收，從而進(jìn)一步的增強(qiáng)了建筑物的抗震能力。還有一個(gè)重要的原因就是由于它本身的結(jié)構(gòu)自重比較輕，這就在一定程度上減輕了地震的作用影響。它的優(yōu)點(diǎn)還不僅于此，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)還具有環(huán)保節(jié)能、施工周期短和工業(yè)化程度高等特點(diǎn)。 

　　2、我國高層鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震研究的現(xiàn)狀 

　　(1)我國對建筑物抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是采用兩種途徑，第一種是針對結(jié)構(gòu)本身來說的，通過改善其本身的結(jié)構(gòu)特征來實(shí)現(xiàn)控制結(jié)構(gòu)模態(tài)，使之優(yōu)化。第二種就是預(yù)測和跟蹤外荷載量，進(jìn)而改變建構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)力性，實(shí)現(xiàn)對其的主動(dòng)控制。 

　　(2)建筑物結(jié)構(gòu)抗震的計(jì)算我國通常采用的是振型分解反應(yīng)譜，這種方法就是統(tǒng)計(jì)大量的地震反應(yīng)譜，取其平均值來具體確定。這種方式雖然是經(jīng)典的計(jì)算方式，但是如果是在長周期內(nèi)這些記錄的數(shù)據(jù)就會(huì)失真，那么高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)隨之出現(xiàn)問題，所以，長周期段的反應(yīng)譜有待于進(jìn)一步的探究。 

　　(3)通過每次地震過后對建筑物破壞的總結(jié)可以看出，地震的破壞力遠(yuǎn)超出了建筑物結(jié)構(gòu)變形的最大限度，因此，建筑物的結(jié)構(gòu)主體被損壞或是倒塌。我國目前所采用的建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是以建筑承載力為基礎(chǔ)，并且以結(jié)構(gòu)的動(dòng)拉應(yīng)力為控制指標(biāo)。鑒于此，美國在20世紀(jì)90年代提出了以抗震結(jié)構(gòu)的變形為另一種控制指標(biāo)，這種新的控制指標(biāo)可以使建筑物的變形要求達(dá)到地震作用下的變形要求。3高層鋼結(jié)構(gòu)抗震措施的具體闡述 

　　(1)建筑物抗震設(shè)計(jì)的基本方式。要對建筑物的抗震設(shè)計(jì)做全方位的考慮，首要的就是了解地震的作用力的具體情況。我們都知道地震的作用是一個(gè)十分復(fù)雜的情況，地震的作用力對于建筑物造成的影響是由于地殼運(yùn)動(dòng)引起的慣性沖擊力，并且這種作用力不只是水平方向上的還有垂直方向上的以及轉(zhuǎn)動(dòng)力，這就造成了地震作用具有很大的不確定性。那么，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的計(jì)算方面需要在結(jié)合地震作用的特點(diǎn)和規(guī)律的基礎(chǔ)上盡量的簡化。目前，我國對于地震作用的計(jì)算方法可以分為兩種形式：①以簡化法為主；②比較復(fù)雜的精細(xì)的計(jì)算方法。 

　　(2)上述內(nèi)容中我們已經(jīng)提到了一種計(jì)算方法那就是反應(yīng)譜法，這種方式主要是指在實(shí)際地震過程中進(jìn)行結(jié)構(gòu)反應(yīng)。通過這一方法的理論層面我們可以了解到建筑物反應(yīng)的計(jì)算是根據(jù)地震的實(shí)際地面運(yùn)動(dòng)來計(jì)算。構(gòu)成地震的反應(yīng)譜曲線的主要因素是單指點(diǎn)彈性體系以及體系自振周期與實(shí)際地面運(yùn)動(dòng)之間的函數(shù)關(guān)系，反應(yīng)譜也是有不同的種類，以地震的不同作用為依據(jù)，分為兩種反應(yīng)譜法，即扭轉(zhuǎn)耦連的振型分解和平動(dòng)的振型分解兩種反應(yīng)譜法。 

　　(3)按照彈性地震反應(yīng)譜理論，有一種計(jì)算地震作用力的簡化方式，就叫做底部剪力法，我們要明白的一點(diǎn)就是單質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用與結(jié)構(gòu)底部的地震剪力是相等的，這樣就可以進(jìn)一步的了解地震作用沿高度的分布，那么在具體的計(jì)算時(shí)，建筑物的抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是在樓蓋的部位，并且在建筑物的主軸方向一定的切記只能考慮一個(gè)自由度。 

　　(4)通過上面內(nèi)容介紹，我們了解到很多建筑物在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)采用的是反應(yīng)譜法，這種方法主要是從靜態(tài)的角度轉(zhuǎn)化地震的作用力，進(jìn)而對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性靜力分析，從而得到地震作用下建筑結(jié)構(gòu)的變形承載力，在運(yùn)用相應(yīng)的公式來求得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的彈塑性變形的范圍。這種只是簡單的分析方法，但也可以保證大部分的建筑結(jié)構(gòu)的變形和抗震能力，但是有些靈活多變的內(nèi)在因素很難得到確切的了解。這種情況很難判斷出建筑結(jié)構(gòu)在地震時(shí)可能存在的危險(xiǎn)以及可能發(fā)生的危害，因?yàn)橹皇墙?jīng)過簡單化的計(jì)算，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性是很難得到有效的保證。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一種動(dòng)態(tài)分析法，它是將建筑物做為彈性系統(tǒng)，然后輸入地面地震加速度值，對運(yùn)動(dòng)的方程直接積分，然后在計(jì)算機(jī)中得出所需要的各方面的數(shù)值，根據(jù)此數(shù)據(jù)值然后做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)就比簡單分析法更加準(zhǔn)確，更容易掌控全局。 

　　(5)具體的對策與方法：①鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用到高層建筑中，考慮到高度的限制原因會(huì)在建筑體系的框架設(shè)計(jì)中常常設(shè)計(jì)支撐。②在高層建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置水平加強(qiáng)層可以有效的控制樓層的層間位移和頂點(diǎn)位移。③前面兩點(diǎn)中提到的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)支撐以及水平加強(qiáng)層，可以提高建筑整體的剛度，并且可以減少建筑結(jié)構(gòu)中的柱和梁的設(shè)計(jì)，這樣就有效的減少了鋼筋的數(shù)量，這就會(huì)收到很好的經(jīng)濟(jì)效果。當(dāng)然不同的支撐設(shè)計(jì)對地震的作用和影響的有不同的效果。 

　　(5)在建筑鋼結(jié)構(gòu)的的設(shè)置中有很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是巨型梁的設(shè)計(jì)，因?yàn)榫扌土旱脑O(shè)置對于建筑物的抗震能力是有很大的影響的。通過實(shí)踐證明，巨型梁的設(shè)計(jì)要根據(jù)具體的實(shí)際情況，而不是越多越好，要適中，并且它的設(shè)計(jì)要在保證建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度的基礎(chǔ)上，自身的剛度也養(yǎng)保持一致，這樣才能有更好的抗震效果。 

　　3、結(jié)束語 

　　鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)成本雖然高于其它材料，但由于其建設(shè)速度快而且便于回收，自重量比較輕，總體來看造價(jià)還是比較理想的；從這些方面來看，鋼結(jié)構(gòu)有著其他的建筑載量無法比擬的優(yōu)勢，是一個(gè)可以持續(xù)利用的建筑結(jié)構(gòu)材料。雖然其在建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中還存在一些技術(shù)問題需要進(jìn)一步的探究和解決，但是相信不久的將來建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能會(huì)越來越好，越來越信得過。