建筑钢结构抗震设计及优化策略

张海宁

天津海广建筑工程有限公司  天津  300280

摘要：由于城市化脚步的加快，人们生活质量水平的提升，对于建筑物的需求也逐渐增多，对其结构的安全性、稳定性和可靠性也给予了更多的关注。在建筑结构当中，抗震性能是提高建筑安全性的一个主要方式，不但能确保建筑质量，还能延长它的使用寿命。怎样才能有效提高建筑的抗震性能，就需要充分了解建筑钢结构的抗震设计要点，并掌握它的主要发展趋势，为我国建筑行业的发展指引方向。

关键词：建筑；钢结构；抗震设计；运用

引言

钢材料相较于传统混凝土材料具有多方面的优势，如质量较轻、较理想的弹塑性、较突出的机械性、可循环利用。正是凭借着以上诸多优势，钢结构建筑已经广泛应用于很多行业，尤其是工厂建设中。经过多年应用，钢结构建筑另一优势逐渐显现出来——抗震性。在设计钢结构建筑时，需要严格遵守国家规范标准，将抗震结构设置方式和方法明确，从而最大限度地保障建筑钢结构的安全性。在相同荷载中，钢结构构件比传统钢筋混凝土结构界面尺寸小、厚度薄，这是其突出的优势。但是钢结构也可能受到多方面因素影响发生稳定性不足、结构失稳等不良现象。为了妥善处理钢结构失稳问题，设计人员需要深入分析每个构件，进而推演整个结构稳定性，提高计算准确性，保证整体钢结构设置科学合理。设计人员需要重点设计好梁柱等主要结构，加强研究钢结构构件之间相互关系和影响程度，对是否存在较高失稳问题进行客观准确的判断。本文对钢结构抗震设计与优化方法进行介绍。

1钢结构抗震优势

钢结构具有良好的延展性，可以将地震波的能耗抵消掉。钢材基本上属各向同性材料，抗拉、抗压、抗剪强度均很高，而且具有良好的延展性，特别是钢结构凭着自己特有的高延展性减轻了地震反应。钢结构还可以看作比较理想的弹塑性结构，可以通过结构的塑性变形吸收和消耗地震输入能量，从而具有较高的抵抗强烈地震的能力。钢结构相对于其他结构自重轻，这也大大减轻了地震作用的影响。钢结构除了抗震性能高，施工周期短、工业化程度高、环保性能好的特点也显著优于混凝土结构。

2建筑钢结构抗震设计及优化策略

2.1材料的到场检测

当前的工程设计项目一般都是针对楼层比较高的建筑施工，在建造过程中所需要消耗的钢材也更多，建筑工程的整体质量越来越依靠钢材料与结构的稳定性。因此，在正式开工之前，必须由专业人士进行钢材和焊接材料的采购，严格遵守房屋建筑施工方案的需要，并对钢材厂的相关企业资质进行核查，做好充分核查以确保钢材质量。施工建设单位必须加强对进场钢材的严格规范检测，要确保所有施工钢材料的质量合格，保证整体性能可以满足建筑工程的建设需要，避免有瑕疵的钢材料进入工程施工现场。在钢材经过质检后，施工材料管理人员还应根据材料的型号、规格以及在建造中的应用顺序进行摆放。此外，还要注意钢材的防腐蚀问题，高度重视材料的储存管理，避免存放库房存在积水和潮湿的情况，并做好防雨防潮的相应措施。

2.2加强钢构件生产管理

进行建筑钢结构施工质量控制时，需要重视构建生产和原材料材质等方面的管理工作。只有保证钢构件的质量，加强生产环节和安装环节的管理，才能够将钢结构建筑的优势充分体现出来。所以，在建筑钢结构施工过程中，需要严格审查材料供应商的信用等级。此外，在施工过程中，还要做好施工组织工作，促使各个施工工序能够有机衔接，提高施工的精益化水平。相关管理人员要加强施工成本的管控，在保证施工质量的前提下最大化降低成本，进一步提高企业利润。除此之外，在施工过程中，要严格检查施工人员的行为，要求他们严格按照施工建设标准进行施工，避免出现偷工减料等行为。通过这些手段，提高建筑钢结构整体的强度和稳定性，使其更好地满足设计要求，延长建筑钢结构的使用寿命。在中科新经济科创园D-1、D-3地块项目工程总承包（EPC）项目施工中，项目负责人十分重视钢结构构件的质量，要求加强对钢结构供应商的审查工作。

2.3荷载设计

对称、贯通形式的钢结构不规则形态设计具有更好的地域扭曲变形的效果，设计人员在设计中需要将钢结构基准线明确，对影响钢结构稳定性的因素加强考虑并且采取有效的应对办法，将结构设计质量提高。具体实践中还要加强特殊情况的考虑分析，比如不动铰支座可以避免梁位移现象，能够保证梁在平面内转动，但是仅仅考虑这一方面无法均衡钢结构受力情况，还要注意避免其他不良问题发生。应当设置梁绕纵轴扭转阻止构件，同时保证梁端界面自由翘曲确保钢结构稳定性，保证更加精准地计算结果，提高钢结构整体稳定性。

2.4注重钢结构的加固设计

①应做好钢结构构件截面位置的加固设计。设计中可以让一个杆件受弯变成多个受弯，这样便可将荷载分散开，避免集中荷载对钢结构所产生的不利影响，以此来实现钢结构顶端位置支撑力的良好改善。对于筒支和支座相互连接的位置，应借助于撑杆结构来起到支撑作用，并对钢结构内的连续结构位置加以适当调整，让应力拉杆可以有效满足其分布截面中的实际内力条件。②应做好衔接位置的加固设计。设计中应对钢结构具体的施工要求、施工条件及受力情况等各个方面进行准确分析，并以此为依据通过螺栓、焊接以及铆钉等的方式来做好钢结构衔接位置的加固处理。比如，在对某大桥中的楔形钢结构连接进行设计的过程中，设计者将其底板设计为9.6m，顶板设计为12m，界面高度设计为37.95m，高度设计为11.4m，然后通过倒直角梯形的形式来进行对称结构施工，去钢筋混凝土结构设计为三明治形式。这种设计不仅为该桥梁建筑工程的钢结构施工提供了一个全新的思路，同时也使其整体结构的稳定性得到了良好保障。

2.5钢结构构件焊接

在构建建筑的钢材结构时，施工技术人员一般都会选焊接的方式，气体保护焊接和电渣焊接是当前比较常用的焊接技术。在以往的钢材的焊接中通常采用一氧化碳气体作为保护缓冲层，但焊接效果难遂人意。随着相关技术的发展与升级，化学材料的创新和应用，现阶段的焊接操作都选择手工辅助气体，在保证施工技术与工艺标准的基础上，可以明显降低以往设备使用时的整体难度，并能够结合不同条件下的焊接需要，对钢架结构的不同位置进行精准和高质量焊接操作。但就高层建筑的钢结构的焊接施工而言，单一的手工焊接还存在一定的局限性和弊端，离标准的施工技术水准还有一些差距，效率和质量也有待提高，因此，针对较高楼层建筑钢结构的焊接操作，还需要采取焊缝打底。另外，考虑到钢材表面的裂纹和气孔对焊接操作质量的影响，焊接技术人员要特别注意保持焊接表面的光滑平整，还要规划科学合理的焊接作业进度，确保在规定时间内有条不紊、按部就班地开展钢结构焊接操作，以确保整体建筑钢结构的稳固性。

结语

综上所述，钢结构具有良好的稳定性和防震性，正是由于具备这些性能，才使其得到现代建筑领域的广泛应用。在建筑钢结构施工中，要想更好地满足建筑施工要求，必须重视建筑钢结构施工质量控制。首先，施工准备阶段，需要全面了解建筑钢结构设计图纸和方案，严格把控建筑钢结构施工成本，做好钢结构施工设备和材料等方面的准备工作；在施工过程中，建立完善的施工质量控制机制，加强钢构件生产管理，加强施工技术管理，加强建筑钢结构焊接质量控制等；在施工后期，做好各个项目的质量检验工作，保障建筑钢结构施工的顺利进行，推动钢结构建筑快速稳定发展。

参考文献

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[2]郑丽华.超高层建筑钢结构施工处理技术分析[J].四川水泥,2021(12):133-134.