关于多层钢结构住宅弹塑性抗震

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摘 要：现今，建筑物的抗震设计始终贯穿了建筑工程项目结构的各个设计中，抗震设计是整个建筑抗震设计的最为重要的组成部分之一。抗震结构的合理设计能够有效地实现建筑物抗震能力要求，本文简要地介绍了多层钢结构抗震设计的含义以及其要求，以期望于对钢结构住宅体系的使用以及设计起到借鉴作用。

关键词：钢结构；住宅；抗震

在推进我国的城镇化过程之中，怎样保证其住宅的高性能让广大国民住上安全、耐久的居所是现今我国需要迫切解决的问题之一。尤其又是在广大的农村地区，因为经济落后，在建筑过程中，因为建造过程之中缺乏建筑相关的专业技术人才进行审核，这就使得房屋的质量难以得到有效地保证，解决该问题最好的方案就是大力地推进住宅产业化的建设进程。使得房屋的建造过程尽量少受人为以及环境等因素的破坏性影响，同时自四川汶川大地震和云南玉树地震中也能够看到在大规模的地震灾后重建是一项极其重要的任务，怎样有效且高效地建造房屋以供应人员居住，并且保证建筑结构的安全性能。为灾区重建家园也是政府应该亟待解决的一个技术性问题。[1]在国外，日本引起处于环太平洋地震带而导致其本土地震频发，这就直接使得日本政府对于建筑的抗震性能极其重视，自上世纪末阪神大地震以后，日本政府开始在建筑工程中大力地推广轻型钢结构的住宅体系，历史证明其取得了极好的建设效果且日趋普及。在汶川大地震以后，我国也逐渐在大规模范围内开展重建。无论是在对以前的重建工程还是以后的建筑工程，寻找一个抗震性能好且施工周期短的建筑体系是当今我国建筑工程师的重要任务。因为地震作用后果的随机性十分剧烈，要准确地预测出地震的特性和参数在短时间内难以做到，再加上房屋自身所存在的动力特性、所在场地以及其结构内力不确定性而按照地震的烈度区别和规范所确定的结构地震作用也仅仅只能代表着具有某些概率的额定数值，所以也很难于准确地预测出房屋于地震中所遭受到的破坏的程度。[2]因此在建筑物抗震理论没有达到科学且严密程度的当今，单靠地震精确的计算难以使得建筑物达到所需要的抗震能力。所以必须要重视且着眼于建筑物总体的抗震能力设计才能够设计合格的建筑，使其具有良好的抗震性能以及足够强度对抗地震[3]。

1 多层钢结构房屋建设的现状

多层钢结构房屋属于新兴建筑技术，其所拥有的优点已经对建筑行业带来了一场极其深层次的革命。无论是从设计还是一系列新兴建材的使用均出现了革命性的变化，所以在国际上多层钢结构实际上代表了未来住宅发展新方向和新思维。在我国，钢结构住房的起步较晚，，在建筑行业大规模地进行研究开发和设计制造不超过十年，在目前，我国范围内已经开展低层、多层以及高层的钢结构住宅试点工程。在我国，钢结构住宅得以迅速发展起来。在近年，我国大力倡导发展节能省地型住宅，不断地对住宅科技性能大力提升，根据相关资料表明，在我国，住宅产业在今后将近二十余年中仍会处于极其高速增长的时期且价格的增幅超过百分之二十时来自于科技含量的不断提升。钢结构性住宅以独特的抗震力强、施工速度快等各种优势符合现今绿色环保主题住宅的需求。在目前，我国的年钢产也已经居世界前列，大力对钢结构住宅发展的条件已经成熟。

2 轻钢住宅的结构体系

2.1 主体性部分的结构体系

建筑物的钢结构的主体结构包括轻钢龙骨体系，纯钢框架体系，钢框架-支撑体系以及钢框架-剪力墙等结构。

建筑物的轻钢龙骨结构主要是指受力结构构件，采取冷弯薄壁型钢或者小型热乳型钢架，屋面以及其楼面则采用轻质材料的龙骨结构，龙骨结构体系一般包含了大梁、柱子以及天龙骨等支撑结构，这些建筑的构成部分通过标准的配套扣件连接起来，龙骨和建筑物的墙体面板结合成坚固的板助结构体系。钢架龙骨体系的特点就是将结构的荷载分解而起到抵抗水平载重的作用。

纯钢框架体系则是类似于混凝土建筑的框架体系，远远不同的是梁和柱之间均用钢材，并且梁柱全部都是钢材连接的一种结构体系。纯钢框架体系适用于柱子之间距离较大并且不能设置支撑的建筑。这种体系的承载能力都是由纵横两方向的钢接框架所提供。

钢框架支撑体系是以框架为基本的结构，于纵横两方向沿着柱子的高度来设置支撑，支撑又能够分为中心以及偏心支撑。中心支撑主要是指支撑构件两端于梁柱相交之处，而偏心支撑则是指支撑至少有一端交汇于横梁之上，而不是交接于在横梁和柱节点或者相对的方向另一支撑节点之上，支撑和柱之间形成耗能梁段。

钢框架-剪力墙体系指在框架结构中布置一定数量的剪力墙，剪力墙作为结构主要抗侧力体系，的钢框架承担竖向荷载。可细分为钢框架-混凝土剪力墙体系，钢框架-钢板剪力墙体系，钢框架-带缝混凝土剪力墙体系及钢框架-带缝钢板剪力墙体系，也可以归纳为剪力墙体系和带缝剪力墙体系。

2.2 钢架维护部分的结构体系

通常所谓的维护部分结构体系包含墙体，楼板，屋顶等部分。轻钢型结构住宅的墙体无法扮演承重构件的角色。一般情况下只能对房屋起到围护的作用，但是其依旧是钢架住宅体系之中最为关键的构件之一，刚才架构的墙体能够影响到住宅内所使用的热、声、防水等各方面的性能。为充分地发挥出钢材本身所存在的优势，在对墙体进行架构时最好就要采用轻质复合建材。一般在建筑过程中，内墙的墙体选用空心砲块、石膏板以及水泥刨花板等各种类型的轻质材料。而外墙的墙体则一般采用ALC、玻璃纤维加强水泥板、PVC板等。

在建筑中，楼板一般是作为房屋的水平构件，其作用能够传递出水平荷载。所以楼板必须要具备足够强大的强度。同时还需要具备十分良好的整体稳定。除应该所具备的力学性能，还必须要满足隔音以及防水等各种要求。钢架结构住宅通常采用的楼板有混凝土组合楼板、双向轻钢密助等楼板，应尽量采用装配化的施工方式。既能够加快施工速度，又能够最大限度地避免现场大量作业。现今我国钢结构的建筑大多数采用了预应力叠合板。

钢架结构住宅的屋顶其作用一般是最上层的护构件。在进行构造设计的时候应该重点解决屋顶防水、保温以及隔热等各种家用所存在的问题。同时，屋顶也是房屋上层所存在的承重构建。这个部分即能够支撑起屋顶所受到的各种负载，同时也能够对房屋的上面部分起水平的支撑作用。所以在进行构造设计时需要保证屋顶构件的强度等。现今钢架结构屋顶通常采用金属压型板、太空板等。

3 结 语

轻钢型结构现今已经广泛地应用在低层住宅设计中，但是我国因为起步较晚，对于多高层轻钢住宅的结构体系还缺乏十分深入的研究试验，建筑结构的抗震性还十分地不完善。在以前，人们认为钢材延性比较好，所以其在地震的作用力之下不容易被破坏。但是自上世纪末日本神户大地震以及其它大地震以后，人们对于钢结构的抗震性能已经有了其它新的认识。[4]在最近几年，全世界范围内发生了各种等级的地震，我国也发生了及其大范围的一系列地震灾害，对轻钢结构的抗震性进行研究且推广不仅要依靠国家所制定的相应强制性规范，还需要各行业的材料研发以及设计部门、施工等进行更加深入的认识和研究。

参考文献

[1]王殿波.余热锅炉钢架优化设计研究[M].哈尔滨工程大学.2011.03.

[2]侯丕吉.锅炉钢框架抗震结构的多目标多级优化设计[J].水利与建筑工程学报.2009.06.

[3]张宝泉.钢架梁、混凝土墙单剪板连接试验研究[M].北京工业大学.2002.05.

[4]王哲.钢结构VS混凝土[J].建筑时报.2011.07.