康杰

（河北鋼鐵集團礦山設(shè)計有限公司，河北 唐山063700）

1 引言

我國的科技以及經(jīng)濟一直在持續(xù)發(fā)展，進一步促進了建筑工程規(guī)模的擴大。而在建筑設(shè)計當(dāng)年中，抗震設(shè)計屬于非常重要的設(shè)計環(huán)節(jié)，其會對建筑工程的使用穩(wěn)定性以及安全性造成非常嚴(yán)重的影響。想要降低地震對建筑造成的危害，那么在對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程當(dāng)中要對地震的危害、抗震設(shè)計方法以及抗震設(shè)計基本要求等進一步明確化，這樣才可以使得建筑的穩(wěn)固性得到提高。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計包含的內(nèi)容

按照GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（2016 年版）（以下簡稱《抗規(guī)》）和JGJ 3—2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》）中的規(guī)定，建筑工程抗震設(shè)計的內(nèi)容主要包含：場地類別、場地抗震地段劃分、抗震設(shè)防烈度、地震分組、地震動參數(shù)、特征周期、抗震等級、建筑結(jié)構(gòu)適用高度、地震計算分析、抗震性能設(shè)計、抗震概念設(shè)計、抗震措施以及抗震構(gòu)造等；在《高規(guī)》當(dāng)中又把鋼筋混凝土構(gòu)造建筑結(jié)構(gòu)進行分類，主要包含：A 級高度以及B 級高度，并按照不同的地震條件以及場地完成各類結(jié)構(gòu)體系的具體規(guī)定，主要包含：抗震等級、最大適用高度、抗震構(gòu)造以及抗震措施等；這里對場地地質(zhì)條件比較差（如Ⅲ場地以及Ⅳ場地）、抗震設(shè)防烈度比較高（例如，設(shè)計基本地震加速度為0.15g 的場地、設(shè)防烈度為Ⅶ度的地區(qū)、設(shè)計基本地震加速度為0.3g 的場地、設(shè)防烈度為Ⅷ度的地區(qū)）的建筑在抗震措施、抗震等級以及抗震構(gòu)造等方面都具備具體要求。

3 鋼結(jié)構(gòu)存在的抗震優(yōu)勢

當(dāng)前，廣泛用于工程建設(shè)的砌體結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具備地震耗能效果差以及結(jié)構(gòu)自重大等缺點。觀察2008 年5 月12 日的四川汶川地震，從地震之后的災(zāi)害當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，倒塌的建筑物主要屬于磚石結(jié)構(gòu)?；炷烈约捌鲶w之類的脆性材料具備較低的延展性，部件之間的連接屬于剛性連接，結(jié)構(gòu)在地震力的作用之下得到的變形比較小，不能對地震能量充分吸收。非常多的磚石建筑的自重比較大，各個組成部分的連接比較弱，并且不存在抗震構(gòu)造措施，如環(huán)形圈梁以及構(gòu)造柱等。這些建筑物會在地震的過程中倒塌，造成比較嚴(yán)重的人員傷亡。與鋼結(jié)構(gòu)以及磚石結(jié)構(gòu)相比較，鋼結(jié)構(gòu)在抗震性能上存在非常明顯的優(yōu)勢。質(zhì)量輕以及強度高的特點可以保障在地震出現(xiàn)時，鋼結(jié)構(gòu)不會由于自身的質(zhì)量而造成破裂情況的出現(xiàn)。鋼材屬于接近均質(zhì)以及各向同性的材料，和材料力學(xué)的一些基本假設(shè)相符合，并且計算結(jié)果以及實際受力相匹配。

4 改善建筑結(jié)構(gòu)以及抗震性的重要性

4.1 直接對人民群眾的生命以及財產(chǎn)安全造成影響

建筑屬于人們平常進行工作以及學(xué)習(xí)的重要場所。我國的城市化進程一直在持續(xù)加快，建筑物當(dāng)中的人口密度變得非常高，如果發(fā)生地震，將會造成非常大的損失。我國的地震類型非常多，其發(fā)生頻率相對比較高。為了保障人們生命以及財產(chǎn)的安全，提高建筑物的抗震能力是非常迫切的。

4.2 建筑企業(yè)發(fā)展需求

建筑企業(yè)發(fā)展需求包括：（1）近年來，地震災(zāi)害發(fā)生的概率比較高，面對這種大背景，人們對建筑物的抗震性能提出了非常高的要求。具備高抗震性能的建筑物在后續(xù)建筑市場發(fā)展的過程中成為一大主流。換句話來講，建筑公司想要在未來的市場當(dāng)中站穩(wěn)腳步，最重要的就是不斷提高建筑物的抗震性。（2）建筑企業(yè)在社會責(zé)任方面的體現(xiàn)就是使得建筑物的抗震能力得到加強，這種防震目標(biāo)需要大家共同努力，其中建筑業(yè)需要起到帶頭作用[1]。

5 鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法

5.1 Pushover 分析方法

Pushover 分析方法是在能力譜方法的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展而來的。這種方法可以獲得結(jié)構(gòu)在彈塑性狀態(tài)下的具體強度以及變形情況，并且還可以清晰地發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在動力作用下存在的薄弱環(huán)節(jié)。該方法是對某個結(jié)構(gòu)增加水平載荷，最終實現(xiàn)給定的目標(biāo)位移，從而可以分析結(jié)構(gòu)的破壞過程以及非線性變形能力。換句話來講，Pushover 分析是把多自由度系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為單自由度系統(tǒng)（等效的），并在等效的單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)上完成整體承載力的研究。性能抗震設(shè)計方法一直在持續(xù)發(fā)展，Pushover 分析方法已經(jīng)成為基于性能抗震設(shè)計當(dāng)中比較重要的工具。

5.2 增量動力分析方法（IDA）

增量動力分析（IDA）指的是持續(xù)調(diào)整每個地震波的具體振幅，從彈性階段一直持續(xù)到屈服階段，然后從彈塑性階段再次持續(xù)到結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)，然后對結(jié)構(gòu)當(dāng)中的不穩(wěn)定狀態(tài)進行分析。在這個過程當(dāng)中，執(zhí)行了非常多非線性動力學(xué)的分析。面對不同地震級別，該方法可以反映結(jié)構(gòu)的抗震能力，主要包含結(jié)構(gòu)的強度、變形過程以及剛度等。在實施IDA 方法中，需要選擇一些具備代表性的地震波。確定結(jié)構(gòu)狀態(tài)變形以及地面強度之后，利用地震加速度的調(diào)整，實施時程分析。生成的時間歷史分析曲線屬于IDA 曲線，該曲線在分析中可以利用需求以及容量系數(shù)方法等完成性能評估。通過研究可以表明，IDA 方法可以與Pushover 分析方法在使用的過程中可以相互結(jié)合，這樣才會使得鋼結(jié)構(gòu)的具體抗震性能評估具備有效性。

6 鋼結(jié)構(gòu)抗震存在的問題

首先，鋼結(jié)構(gòu)在地震當(dāng)中的具體作用問題，即在建筑物的抗震設(shè)計過程中，沒有充分意識到鋼結(jié)構(gòu)在彈性階段具備低阻尼以及良好延展性的特點，這樣就會使得抗震設(shè)計中的用鋼量比較大，鋼結(jié)構(gòu)在地震當(dāng)中具備較大的作用，那么就會使得鋼結(jié)構(gòu)在抗震當(dāng)中進一步遭受影響。其次，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不具備合理性。鋼結(jié)構(gòu)的抗震調(diào)整系數(shù)、實際承載力以及梁與焊縫的連接強度比較大，這樣就無法達到基礎(chǔ)材料的具體強度，進而對高層鋼結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計起到限制的作用，會嚴(yán)重影響鋼結(jié)構(gòu)的具體抗震性能。因此，一定要仔細(xì)研究這些問題。通過計算鋼結(jié)構(gòu)的具體地震響應(yīng)系數(shù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)系數(shù)，進一步改善鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能，最終提升鋼結(jié)構(gòu)的抗震效果[2]。

7 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)和一般的鋼筋砌體結(jié)構(gòu)以及混凝土結(jié)構(gòu)相比較，具備施工速度快、回收率高以及抗震性能好等優(yōu)點，可以在大跨度的公共建筑、大空間、工業(yè)廠房以及多高層住宅樓當(dāng)中進行使用，其發(fā)展空間非?？臻?。因此，需要對鋼結(jié)構(gòu)抗震性能進行研究，優(yōu)化抗震設(shè)計，為鋼結(jié)構(gòu)工程的安全提供保障。