浅谈高层钢结构抗震措施

关键词：高层建筑；钢结构；抗震性；措施 

　　随着我国城市建设的不断发展，建筑行业也逐渐发展起来，出现了很多不同于传统的建筑造型的新时期的建筑，它们不仅造型美观新颖，而且还能够更多的满足人们的需求，同时给城市新增了一道靓丽的风景线。新时期建筑的空间布局发生了变化，以往的结构分析方法已经不能够满足如今建筑结构布局的变化，尤其是对建筑的抗震性的分析造成了不小的影响。目前，分析手段和分析方法都有了不同程度的提高，这就为建筑抗震性的分析提供了有利的条件，同时也大大促进了高层建筑的结构分析和空间布局的进一步发展。 

　　1、高层钢结构的抗震结构阐析 

　　①建筑物的结构不同，其抗震的效果自然就会产生差异。一般混凝土的建筑虽然抗压性能还是不错的，但是那只是应对一方的压力，如果压力同时来自于压力和拉力的话，房屋就有可能承受不住，而最终导致整体垮塌。当地震来临时，地震波的冲击力是各个方向的，很容易造成房屋的倒塌。如果建筑用的是钢结构是在一定程度上可以缓解上述危险的，因为钢结构有比较好的延展性，可以把地震波的冲击力有效的抵消，这样就很好的保护建筑物和人的生命安全，钢结构的高延展性有效的减轻了震感。②钢结构不仅具有良好的延展性，其弹塑性也是比较理想的，正是因为这样，它可以通过塑性变形对地震的输入能量进行有效的消耗和吸收，从而进一步的增强了建筑物的抗震能力。还有一个重要的原因就是由于它本身的结构自重比较轻，这就在一定程度上减轻了地震的作用影响。它的优点还不仅于此，高层建筑钢结构还具有环保节能、施工周期短和工业化程度高等特点。 

　　2、我国高层钢结构建筑抗震研究的现状 

　　(1)我国对建筑物抗震结构的设计主要是采用两种途径，第一种是针对结构本身来说的，通过改善其本身的结构特征来实现控制结构模态，使之优化。第二种就是预测和跟踪外荷载量，进而改变建构设计的动力性，实现对其的主动控制。 

　　(2)建筑物结构抗震的计算我国通常采用的是振型分解反应谱，这种方法就是统计大量的地震反应谱，取其平均值来具体确定。这种方式虽然是经典的计算方式，但是如果是在长周期内这些记录的数据就会失真，那么高层建筑的钢结构设计也会随之出现问题，所以，长周期段的反应谱有待于进一步的探究。 

　　(3)通过每次地震过后对建筑物破坏的总结可以看出，地震的破坏力远超出了建筑物结构变形的最大限度，因此，建筑物的结构主体被损坏或是倒塌。我国目前所采用的建筑抗震结构设计主要是以建筑承载力为基础，并且以结构的动拉应力为控制指标。鉴于此，美国在20世纪90年代提出了以抗震结构的变形为另一种控制指标，这种新的控制指标可以使建筑物的变形要求达到地震作用下的变形要求。3高层钢结构抗震措施的具体阐述 

　　(1)建筑物抗震设计的基本方式。要对建筑物的抗震设计做全方位的考虑，首要的就是了解地震的作用力的具体情况。我们都知道地震的作用是一个十分复杂的情况，地震的作用力对于建筑物造成的影响是由于地壳运动引起的惯性冲击力，并且这种作用力不只是水平方向上的还有垂直方向上的以及转动力，这就造成了地震作用具有很大的不确定性。那么，建筑结构抗震设计的计算方面需要在结合地震作用的特点和规律的基础上尽量的简化。目前，我国对于地震作用的计算方法可以分为两种形式：①以简化法为主；②比较复杂的精细的计算方法。 

　　(2)上述内容中我们已经提到了一种计算方法那就是反应谱法，这种方式主要是指在实际地震过程中进行结构反应。通过这一方法的理论层面我们可以了解到建筑物反应的计算是根据地震的实际地面运动来计算。构成地震的反应谱曲线的主要因素是单指点弹性体系以及体系自振周期与实际地面运动之间的函数关系，反应谱也是有不同的种类，以地震的不同作用为依据，分为两种反应谱法，即扭转耦连的振型分解和平动的振型分解两种反应谱法。 

　　(3)按照弹性地震反应谱理论，有一种计算地震作用力的简化方式，就叫做底部剪力法，我们要明白的一点就是单质点的水平地震作用与结构底部的地震剪力是相等的，这样就可以进一步的了解地震作用沿高度的分布，那么在具体的计算时，建筑物的抗震设计的重点是在楼盖的部位，并且在建筑物的主轴方向一定的切记只能考虑一个自由度。 

　　(4)通过上面内容介绍，我们了解到很多建筑物在进行抗震设计时采用的是反应谱法，这种方法主要是从静态的角度转化地震的作用力，进而对其结构进行弹性静力分析，从而得到地震作用下建筑结构的变形承载力，在运用相应的公式来求得建筑结构设计中的弹塑性变形的范围。这种只是简单的分析方法，但也可以保证大部分的建筑结构的变形和抗震能力，但是有些灵活多变的内在因素很难得到确切的了解。这种情况很难判断出建筑结构在地震时可能存在的危险以及可能发生的危害，因为只是经过简单化的计算，建筑结构设计的安全性是很难得到有效的保证。随着科学技术的不断发展，出现了一种动态分析法，它是将建筑物做为弹性系统，然后输入地面地震加速度值，对运动的方程直接积分，然后在计算机中得出所需要的各方面的数值，根据此数据值然后做出相应的设计就比简单分析法更加准确，更容易掌控全局。 

　　(5)具体的对策与方法：①钢结构运用到高层建筑中，考虑到高度的限制原因会在建筑体系的框架设计中常常设计支撑。②在高层建筑结构中设置水平加强层可以有效的控制楼层的层间位移和顶点位移。③前面两点中提到的建筑结构设计时设计支撑以及水平加强层，可以提高建筑整体的刚度，并且可以减少建筑结构中的柱和梁的设计，这样就有效的减少了钢筋的数量，这就会收到很好的经济效果。当然不同的支撑设计对地震的作用和影响的有不同的效果。 

　　(5)在建筑钢结构的的设置中有很重要的一个环节就是巨型梁的设计，因为巨型梁的设置对于建筑物的抗震能力是有很大的影响的。通过实践证明，巨型梁的设计要根据具体的实际情况，而不是越多越好，要适中，并且它的设计要在保证建筑结构的抗侧刚度的基础上，自身的刚度也养保持一致，这样才能有更好的抗震效果。 

　　3、结束语 

　　钢结构的造价成本虽然高于其它材料，但由于其建设速度快而且便于回收，自重量比较轻，总体来看造价还是比较理想的；从这些方面来看，钢结构有着其他的建筑载量无法比拟的优势，是一个可以持续利用的建筑结构材料。虽然其在建筑钢结构的抗震设计中还存在一些技术问题需要进一步的探究和解决，但是相信不久的将来建筑钢结构的抗震性能会越来越好，越来越信得过。