多高层钢框架结构抗震设计研究

多高层钢框架结构抗震设计研究

朱瑞鑫

中冶华天南京工程技术有限公司 ， 江苏 南京 210000

摘要：随着我国建筑行业的发展，钢框架结构被广泛应用在建筑施工中，人们对钢框架结构抗震设计问题加以重视。为解决钢框架结构在抗震中的设计问题，本文对影响钢框架整体稳定性的因素进行分析，接着对多层钢结构的抗震性能进行分析，提出多层钢结构抗震设计策略，以期为相关人员提供借鉴。

关键词：多高层；钢框架结构；抗震设计

引言

随着建筑行业的快速发展以及人们生活水平的提高，对建筑物的质量和抗震能力提出了更高的标准，建筑的设计单位开始逐渐重视抗震效果和抗震水平的进一步提高，保证建筑物的抗震效果能够达到小震不坏、中震可修、大震不倒的要求。建筑单位开始关注基于性能的建筑结构的抗震设计，针对在设计过程中存在的危险因素进行及时排查，来保证建筑物的安全性和抗震性。

1建筑钢框架结构设计的重要性

钢框架结构在建筑工程中为承重结构，主要是通过梁与柱的刚性连接而成，在钢框架结构之中，梁与柱能够共同抵抗水平与纵向的荷载，是建筑结构之中较为重要的组成部分。钢框架结构有着重量较轻、材料使用相对较少的特点，空间布置能够满足灵活性的要求，而为了确保人们的个性化需求得到满足，建筑形式也在不断丰富，很多建筑结构的形式缺乏应有的规则性，如果仍然通过传统的方式进行建筑结构设计，往往会导致多种问题。传统建筑设计理念将更多的重点放在提升建筑物安全性上，并结合我国相关建筑标准和规范要求进行建筑构件设计，其安全系数相对较高。然而很多情况之下，这种设计方式往往会提升建筑物的建设成本，降低建筑物的经济效益，导致多种资源浪费问题，建筑物的建设资源利用效率也无法得到有效提升，过多的建筑材料消耗也导致环境污染问题的产生，这与绿色建筑理念严重不符。在我国建筑工程行业不断发展的今天，人们对建筑物的功能和安全性也有着更高的标准和要求，建筑钢框架结构也成为了当前较为核心的建筑结构设计内容，这也为建筑物能源消耗等多种问题的解决提供了全新的途径。

2影响钢框架整体稳定性的因素

2.1几何非线性

这类问题的特点是结构在加载过程中位移和旋转较大，例如在解决屈曲等问题时将不再适用小变形的几何方程，这是因为屈曲问题解决时研究材料是非线性的，在大的位移和旋转问题研究时应变表达式中含有位移二次项，为充分考虑变形对平衡的影响，不能简化为线性方程。

2.2连体建筑抗震结构不合理

连体建筑抗震设计中对于建筑结构形式的选择非常重要，建筑结构就像人的骨架，起到一个支撑作用，如果建筑结构形式选择不合理，也会极大降低连体建筑抗震性能和承载性能。目前，大部分连体建筑抗震设计中所选择的结构形式多为砌体结构，砌体结构是一种传统的建筑结构，其施工用料主要以砖、水泥为主，这种建筑结构如果施工质量达标，是可以满足一般建筑抗震设计需求，但是连体建筑对抗震设计的要求要高于一般普通建筑，这种传统建筑结构无法满足连体建筑结构抗震需求，在承载力方面和抗剪性能方面略差一些。此外，砖砌结构是以砖、水泥以及少量钢筋材料为主，部分连体建筑抗震结构设计中为了降低施工成本，所设计的结构施工用量大幅度减少，而且本文砖砌体就是一种脆性材料，用其构建的连体建筑抗震结构抗弯和抗剪强度都比较低。在地震作用下，如果施工质量也不合格，施工材料用量减少，将会是连体建筑在地震中非常容易受到损坏。

2.3建筑物的整体高度问题

在一定结构形式的多高层建筑中，对多高层建筑相对应的高度有明确的规定，这主要是考虑到该建筑的安全性能和抗震性能。但是我国现在许多小区、商厦、行政楼越来越高，成为真正意义上的“摩天大楼”，而由于我国现在人口数量越来越多，人口老龄化严重，对于不断增加的人口来说，可用空间也在逐渐减少，这就导致许多高楼超过了我国多高层建筑的限制高度。当建筑物高度超过地震极限值时，其抗震性能降低，高楼倒塌时，对周围抗震性能较好的建筑物造成破坏，进而造成不可挽回的损失。因此我国多高层建筑在高度的选择上，一定要做好结构设计，首先考虑建筑物的抗震性能，再考虑其高度及其他影响因素，使多高层建筑尽可能安全。

3多高层钢框架结构抗震设计策略

3.1建筑钢框架结构基础设计

在我国，多数钢框架结构都是采用独立基础或者条形基础，如此一来，规划地基截面过程当中就应当充分考虑其承载能力和地基变形问题，更好地确保地基大小。在规划地基表面浅基层过程中，不仅要对变形情况以及承载能力充分考虑，而且要遵循社会性原则，做好成本管理控制。设计钢框架结构基础的过程当中，工作人员可选择柱下条基方式，考虑节点部位基础底部的面积，确保柱下扩展基层的宽度跟均匀性，又发现有不良情况出现，需要对地基基础面积适当的加宽，确保其深埋可超过3m，若是需要对地下室的地基承载力开展分析，则需做好防水工作，避免地下室外板出现延伸的情况，同时设计工作者在有关工作中需确保建筑钢框架结构后浇带可达到相应的长度。设计过程当中，后浇带应当间隔40m进行设置，这对建筑钢框架结构基础，稳定性发挥着非常重要的作用。

3.2做好抗震减重比值的设计工作

做好多高层建筑抗震减重设计，提高钢筋混凝土结构的稳定性。设计者应保证剪力墙配筋的水平分布，在竖向布置钢筋时，应尽量控制钢筋结构的布置顺序，力求钢筋排列均匀。与此同时，拉筋路与各排布筋的绑扎方式也要做好间距设计。有些地区地震活动比较频繁，在抗震形势较严重的地区，可采用剪力墙钢筋四排配筋法，对房屋进行加固，应分别在水平和垂直方向上均匀分布。采用拉筋方法需用将其与各排分布筋绑扎的方式，体现出四排配筋方法的整体密度。

3.3减少地震的能量输入

建筑物抗震效果的具体体现就在于设计过程中能否对地震所带来的最大破坏力提前预测，并对建筑物的结构的形变能力做好提前的调整和规划。对于建筑物的结构形变数值，设计单位应该对当地的具体情况进行充分调查以及对相应的公式进行有效运算，来保证建筑物的形变能力能够充分适应地震的最大破坏能力，减少地震给建筑物带来的能量输入。

3.4构件设计

现代房屋建筑建设中，工程质量与结构稳定性关系密切。轻质高强的工程受地震作用的影响较小，也可减少地震灾害所引发的生命财产损失。为维持建筑结构的稳定性，要求人员采取有效措施减轻结构的自重。在规范施工的前提下，减轻结构重量，采用低质高强的材料能更好的维护房屋整体结构稳定性，增强其抵御地震的能力。

结语

通过对上文的描述和分析，基于建筑物结构性能的抗震设计是一个新型的建设领域和技术，它与传统的防震设计相比更具有科学性、系统性、适应性和连贯性，能够有效地提高我国建筑物的抗震体系构建。政府和建筑单位必须要清楚地认识到建筑物的结构抗震效果以及建设水平高低，这直接关乎我国居民的人身安全和财产安全。只有不断地对我国建筑的防震设计和防震技术进一步优化升级，才能更好地保证我国居民的人身安全和财产安全。

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