地震荷载作用下钢结构设计的抗震性能研究.pdf
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1、109现 代 工 程 科 技Modern Engineering Technology第 2 卷第 7 期2023 年 4 月Vol.2 No.7Apr.2023地震荷载作用下钢结构设计的抗震性能研究马 彪(合肥上华工程设计有限公司,安徽合肥 230001)摘 要:旨在研究地震荷载作用下钢结构设计的抗震性能,探讨基本原则和设计流程,以及影响抗震性能的因素,介绍抗震加固技术和评估方法,并探讨未来的研究方向。采用文献综述和案例分析的方法,结合现有文献对地震荷载下钢结构设计的抗震性能进行研究。通过研究,得出以下结论:钢结构在抗震设计中具有优越性能,地震荷载下钢结构设计需要遵循基本原则和设计流程,材料
2、、结构形式和连接方式等因素对抗震性能有影响,改进抗震加固技术可以提高钢结构的抗震性能,抗震性能评估的指标体系和评估方法是钢结构抗震设计中的重要组成部分,未来研究方向应重点关注多层和高层钢结构的抗震设计和加固技术。本研究对于进一步提高地震荷载下钢结构的抗震性能,推进钢结构抗震设计技术的发展具有重要意义。关键词:地震荷载;钢结构;抗震性能;设计原则;加固技术中图分类号:TU391;TU352.11 文献标志码:AResearch on Seismic Performance of Steel Structure Design under Seismic LoadsMa Biao(Shanghua
3、Engineering Design Co.,Ltd.,Hefei,Anhui 230001)Abstract:The aim is to study the seismic performance of steel structure design under seismic loads,explore basic principles and design processes,as well as factors that affect seismic performance,introduce seismic reinforcement technology and evaluation
4、 methods,and explore future research directions.Using literature review and case analysis methods,combined with existing literature,the seismic performance of steel structure design under seismic loads is studied.Through research,the following conclusions can be drawn:steel structures have superior
5、performance in seismic design.Under seismic loads,steel structure design needs to follow basic principles and design processes.Factors such as materials,structural form,and connection methods have an impact on seismic performance.Improving seismic reinforcement technology can improve the seismic per
6、formance of steel structures.The index system and evaluation methods for seismic performance evaluation are important components of seismic design of steel structures.The future research direction should focus on the seismic design and reinforcement technology of multi-layer and high-rise steel stru
7、ctures.This study is of great significance for further improving the seismic performance of steel structures under seismic loads and promoting the development of seismic design technology for steel structures.Keywords:earthquake load;steel structure;seismic performance;design principles;reinforcemen
8、t technology作者简介:马彪(1986),男,合肥上华工程设计有限公司工程师,研究方向为结构设计。1 地震对建筑物的破坏机理地震作为一种自然灾害,对建筑物的破坏具有广泛而深刻的影响。地震荷载作用下,建筑物的破坏形式可以分为弯曲破坏、剪切破坏、撕裂破坏、扭转破坏和结构失稳等多种形式。同时,地震荷载对建筑结构的影响机理主要包括动力响应、弹性稳定性和塑性变形等多个方面。在此过程中,钢结构作为一种具有较好抗震性能的建筑结构体系,得到了广泛的应用和认可。1.1 地震荷载作用下建筑物的破坏形式地震荷载作用下,建筑物的破坏形式主要包括弯曲破坏、剪切破坏、撕裂破坏、扭转破坏和结构失稳等多种形式。其中
9、,弯曲破坏是一种常见的破坏形式,在地震荷载作用下,建筑结构某些部位产生过大的弯矩,导致构件弯曲失稳,从而引起整个结构的崩溃。剪切破坏则是指在地震荷载作用下,建筑结构在某些部位产生过大的剪力,导致构件的切削破坏,从而引起整个结构的倒塌。撕裂破坏是指在地震荷载作用下,建筑结构某些部位受到剪力或者拉力的作用,发生构件的开裂或者撕裂,最终导致结构的失效。扭转破坏是由于地震荷载作用,建筑结构在水平方向受到一定的扭矩作用,导致构件发生扭曲失稳,从而引起整个结构的倒塌。结构失稳则是由于地震荷载作用,建筑结构在整体稳定性方面出现问110现 代 工 程 科 技2023 年 4 月第 2 卷第 7 期题,导致结构
10、整体的失稳和倒塌。1.2 地震荷载对建筑结构的影响机理地震荷载对建筑结构的影响机理可以从地震波传播的角度进行解释。在地震波传播过程中,地震波会通过地基传递到建筑物的结构中,然后引起建筑物结构的振动。地震波在传播过程中,会遇到不同密度的岩土地层,产生反射、折射和透射等现象,导致地震波在传播过程中能量不断损耗和改变,最终引起建筑物的震动。建筑物在地震荷载作用下的破坏形式通常有以下几种:弹性变形、塑性变形、局部破坏和全局破坏。其中,弹性变形和塑性变形是建筑物在地震作用下最常见的形式。当地震荷载作用于建筑物时,建筑物会发生弹性变形,即建筑物会沿着地震波传播方向发生一定的振动,但建筑物的结构不会发生明显
11、的变形和破坏。当地震荷载达到一定程度时,建筑物结构开始进入塑性变形阶段,此时建筑物结构发生塑性变形和破坏,这是建筑物发生破坏的主要形式。1.3 钢结构的优点钢结构在地震荷载作用下的优点包括其施工过程的便捷性和灵活性。钢结构可以在工厂中预制,然后通过组装的方式进行现场安装,相比于混凝土结构和砖混结构,其施工速度更快、工期更短,从而可以减少建筑工地对周围环境和人员的影响。此外,钢结构还具有较好的可拆卸性和可重复利用性,能够满足快速建设、短期使用和拆除的需要,适用于一些需要修建临时性建筑或快速建设的场合。另外,地震对建筑物的破坏机理主要与地震波的作用、地基的作用和建筑物结构的特性有关。钢结构在地震中
12、的抗震性能优异,其破坏机理主要包括以下几个 方面。(1)屈曲破坏:在地震作用下,钢结构构件的抗弯刚度和抗剪刚度可能发生变化,导致构件屈曲而发生 破坏。(2)局部失稳破坏:钢结构中可能存在局部的应力集中,当地震作用下应力超过构件的承载能力时,局部会发生失稳破坏。(3)疲劳破坏:在地震往复作用下,钢结构构件可能发生疲劳破坏,进而导致整个结构失稳破坏。(4)焊接破坏:钢结构中的连接件通常采用焊接方式,焊接质量的不良可能导致焊接破坏,影响整个结构的稳定性。2 地震荷载下钢结构设计的基本原则2.1 钢结构抗震设计的目标和原则地震荷载下钢结构设计的目标是保证建筑物在地震作用下不受损或者只受到可控的损伤,同
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