工程合作建筑鋼結構抗震設計重要性

1引言

地震災害會對建筑物的安全性以及穩定性產生嚴重影響，如果建筑物的抗震等級沒有達到要求，就會發生斷裂，甚至是倒塌等問題，對人們的生命財產安全造成直接威脅。為有效提高建筑物在地震災害中的抵抗能力，設計人員加大了對抗震設計的研究，并著重對鋼結構的抗震設計內容展開了相關分析與研究。

2建筑鋼結構及結構抗震設計重要性

鋼材料具有質量輕及彈塑性理想等方面的優勢，機械性能較為突出，在建筑行業中有著廣泛應用。隨著鋼結構的大量應用，其具備的良好抗震性能也逐漸顯現出來了，得到了設計方與施工方的青睞。在對鋼結構進行設計的過程中，可以按照國家規范展開結構抗震設計，明確抗震結構的設置方式和方法，以便最大限度地對結構的安全性進行保障。在相同載荷工況中，采用鋼結構能使構件的厚度更薄且截面尺寸更小，其優勢在鋼結構施工中能得到充分的體現，但鋼結構工程合作也存在著穩定性較差的不足，容易出現結構失穩的問題。為保證對該項問題進行妥善處理，實現理想化的鋼結構應用模式，需要通過對單個構件進行分析，對整體結構的穩定性展開推演，做好簡化計算，從而科學展開整體鋼結構的設置。設計人員在進行鋼結構的設計過程中，需要做好梁柱的設計，應對結構中構件的相互影響關系展開研究，確定是否存在結構失穩問題。

3鋼結構穩定性設計的影響因素

對鋼結構整體穩定性設計產生影響的因素較多，本文將重點對非線性因素展開分析。影響鋼結構承載能力的非線性因素主要有以下4個方面：1）幾何非線性。在結構加載過程中存在旋轉過大以及位移過大的問題，在對屈曲等問題進行處理時，小變形幾何方程并不適用。需要在問題處理過程中對材料非線性進行研究，需要工程將有位移二次方的項融入大位移以及旋轉問題的研究中，對變形平衡問題進行充分考量，禁止出現對線性方程進行簡化的狀況。2）初始缺陷。在具體進行鋼結構設計的過程中，可能會因為結構出現的各種缺陷，對結構承載能力以及穩定性造成不良影響。一般以偏心值和初始彎曲等幾何缺陷為主，初始缺陷與鋼筋力學參數以及初始應力參數等有著密切關聯。3）殘余應力。鋼結構中的殘余應力會導致結構出現扭轉，屈曲載荷發生改變的狀況，但不會對歐拉臨界載荷產生干擾。因為應力存在會使壓彎構件出現屈服強度過小的狀況，會造成變形過大以及剛度下降的問題，會在沒有達到預定載荷數值時，出現屈服狀況，進而造成承載能力下降，二階效應出現增加的情況。4）彎扭失穩。為保證鋼結構極限承載能力計算的精準度，需要在進行結構設計的過程中對材料非線性以及幾何非線性等內容展開深入分析，以便制訂出最佳的結構設計方案。對結構產生影響的幾何非線性因素主要包括P-δ效應與P-△效應2部分內容。構件彎曲與構件剛體旋轉會直接完成2個效應。P-△效應與鋼構架結構穩定性有密切關聯，如果沒有出現不同二階效應，鋼構件幾何非線性由P-△效應進行控制。對于多層建筑鋼結構而言，P-△效應是結構在水平力的作用之下，出現水平橫向位移狀況，導致載荷發生偏心問題，進而產生額外彎矩。在彎矩的作用下，會出現結構橫向位移進一步增大的狀況，非對稱結構會出現扭轉問題，會因為扭轉問題的作用，導致抗側力構件發生偏心問題，從而導致扭矩增加。如果豎向荷載與橫向增加內力能夠處于平衡的狀態，結構也會保持相對穩定的狀態，反之就會發生失穩問題。因為高層鋼結構框架結構縱橫方向的距離相對較大，容易在地震以及強風的影響下，出現水平位移，所以會直接造成豎向的二階效應失穩問題。鑒于此，在進行設計的過程中，需要對位移產生附加水平力的影響展開分析與研究。鋼結構框架結構要比鋼筋混凝土框架結構的截面積更小，所以其靈活度也會更高，需要更加注重其穩定性。如果建筑物層數相對較多且設防烈度相對較高，可能會因為地震的作用而產生較大橫向位移，會直接造成框架結構的幾何形狀發生明顯改變的狀況。