建筑工程中钢结构的抗震设计要点研究

建筑工程中钢结构的抗震设计要点研究

张新社

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摘要：现当今，我国经济发展十分迅速，在钢结构设计中，设计者应按照国家相关标准的要求，明确结构设计要点，最大限度地保证整体结构的安全可靠。在相同荷载条件下，钢结构比传统混凝土结构更小、更薄，因此其抗震性能更好。但与此同时，钢结构在实际应用中由于受到外界因素的影响，更容易发生失稳。为此，设计者必须在设计过程中，对各个构件进行全面的分析，保证计算结果的准确和钢结构布置方案的科学合理，从而进一步延长建筑物的使用寿命。

关键词：建筑工程；钢结构；抗震设计要点

引言

国内外都在不断开发技术，使防腐涂料、防火涂料、高强度钢板都在大规模使用。因此，钢结构在建筑工业中得到了广泛的应用，而且发展的速度越来越快。在工业建筑的结构设计中，每个设计师都有不同的设计经验和对规范的理解。因此，在设计问题时，选择的处理方法会有所不同。下面是对工厂钢结构设计的介绍。

1钢结构的概念和发展现状

在建筑工程领域，钢结构应用广泛。钢结构主要由钢材组成，是一种重要的建筑结构类型。部件或部件一般用铆钉和螺栓连接。目前轻钢结构和重钢结构应用广泛。其中，轻钢具有重量轻、占地面积小等优点。重钢较重，但其稳定性更强，广泛应用于工厂建筑工程。为了保证钢结构的稳定性，应充分保证钢材的质量。因此，施工单位在加工钢材材料的过程中，首先要做的就是做好钢材材料的质量检测。但是钢结构材料也有一定的缺陷，即与普通材料相比，工程整体造价较高，一些小型施工单位为了获得更多的经济效益，往往不大面积应用钢结构。因此，为了在建筑工程中推广钢结构，应引进先进技术，降低型钢的生产成本。只有不断降低其成本，才能更好地推广钢结构材料。

2建筑工程中钢结构的抗震设计要点

2.1钢结构抗火抗腐蚀设计策略

在全面改进和优化建筑钢结构设计的同时，应注意建筑的防腐和防火设计，确保钢结构建筑的防火和防腐设计满足相应的等级要求。在钢结构表面选择耐火涂料时，建筑设计师应选择燃点较高的涂料材料，以有效提高钢结构建筑的防火性能。在提高钢结构防火性能的同时，应采取积极有效的措施提高钢结构的抗腐蚀能力。钢结构的腐蚀过程不是一朝一夕就能完成的，而是一个多年作用的过程。钢结构的腐蚀过程虽然缓慢，但对建筑钢结构的危害很大。建筑钢结构的防腐策略还着重于防腐涂料的选择。为了消除钢结构材料的腐蚀风险，可以在建筑钢结构材料表面覆盖较好的防腐涂料。此外，钢结构材料经过防火设计和防腐设计处理后，还需要控制钢结构表面无焊渣残留、无油渣和钢毛刺，并且在钢结构设计中还提出了残留污渍处理措施。

2.2相关节点设计

(1)柱脚节点设计。一般情况下，柱脚的形式可分为外购式、内嵌式和外露式。在高层建筑中，设计人员应优先使用预埋柱脚，因为预埋柱脚可直接嵌入基础(基础梁)，锚固效果较好。但由于受钢柱的影响，基础加固施工难度较大。因此，在确定柱脚深度后，设计师必须根据建筑工程的具体施工需要和受力情况，准确计算相关参数。而对于建筑高度不高、抗震设防烈度较低的建筑，设计师可以采用外购柱脚。对基础加固的施工要求比较宽松。适用于单层建筑。(2)节点设计。一般来说，节点以铰链和刚性为主。①铰接。在采用铰接节点连接钢柱节点时，设计人员主要采用螺栓柱将梁腹板连接到柱法兰上，使螺栓柱两端有足够的旋转。在具体的连接过程中，设计人员需要注意控制连接端板的厚度，以保证梁端与钢柱之间有一定宽度的间隙。同时，设计人员还需要保证计算假设与施工要求一致。②钢连接。在此环节中，设计人员需要采用全焊接或螺栓焊接混合接头连接梁柱节点。这种连接方式简单方便，能很好地保证各个结构的安全性。在钢结构抗震设计中，设计人员通常需要采用“强接头、弱构件”、上下法兰加盖板、加楔板等方式增加焊缝的整体厚度和长度，以保证各构件在屈服状态下不容易损坏。

2.3受力分析

在钢结构厂房结构设计中，当屋面处于满载状态时，应从安全角度进行分析。在应力分析中，根据荷载组合，给出了实例:首先考虑活荷载和雪荷载，选取两者之间的最大荷载作为结构设计规范。其次，在应力分析中，应将雪荷载与灰分荷载相结合。第三，在钢结构厂房屋面的施工和维护过程中，不允许使用此荷载进行自动加载。第四，按照国家规定的荷载标准，安排多台起重机使用。第五，设计风荷载与地震荷载的差异。规范中指出钢结构厂房屋面竖向荷载标准为0.5N/m2。

2.4提高钢结构的消防设计

钢作为建筑材料在工程上的缺点之一是耐火性能差。温度对钢的力学性能的影响是非常明显的。虽然钢作为建筑材料，在材料可燃性分类中属于不燃材料，但钢在高温环境下，其力学性能会随着温度的升高而降低，如屈服强度、弹性模量等。当温度达到550℃左右时，钢的力学性能下降较为明显。一般情况下，结构将失去承载能力，在15min左右发生倒塌。国内外钢结构火灾案例证明，火灾发生后20分钟已经是钢结构的极限。如何在有限的时间内延长结构的耐火时间，减少人员伤亡，成为消防设计的关键。具体控制点如下:(1)通过建筑物的重要性确定火灾风险类别，正确选择结构的耐火等级;(2)根据耐火等级制定合理的消防方案;(3)根据建筑物的功能和规模划分防火区间;(4)根据火灾区域面积和人员流量确定疏散通道;(5)合理布置消防设施。在钢结构设计过程中，应合理选择外表面防火涂料的厚度，以提高钢结构的耐火时间，延缓钢结构在火灾中因强度不足而变形甚至倒塌的时间，给建筑内人员足够的时间安全逃生。钢结构最有效的防火方法是在钢表面涂上阻燃材料，可以起到保温保温和阻燃的作用。但是，在使用阻燃涂料时，必须考虑其与防腐涂料的相容性，避免阻燃涂料与防腐涂料之间发生化学反应。在钢结构防火设计过程中，要考虑施工的经济性、安全性和科学性，根据建筑不同区域、不同构件的防火要求，采取合理、适宜的防火措施。此外，在钢结构的消防设计中，需要结合建筑的消防设施，严格控制各类消防设施的控制范围，严格安排各单元疏散通道的数量和距离，以达到保护人员安全，减少经济损失的目的。

结语

总而言之,科学合理的钢结构设计方案可以有效提高建筑结构的安全性和稳定性，延长建筑结构的使用寿命。因此，设计人员必须充分认识到抗震设计的重要性，加强抗震设计研究。在实际工作中，设计人员应结合施工现场的实际需要，加强对相关节点设计的重视程度，做好施工场地的选择、抗震类型、施工材料及相关计算，从而增强钢结构的抗震效果，为人们创造良好的生活空间。

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