王志勇　楊光耀

【摘 要】高層鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系中采用以鋼材制作為主，并由型鋼和鋼板制成的鋼梁以及鋼柱等構(gòu)件組成，這些構(gòu)件會通過焊縫、鉚釘以及螺栓等方式進行固定。高層鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系正是以其強度高、重量輕、可靠性高、易安裝、密封性好等優(yōu)點被現(xiàn)今大型建筑所采用，并取得了較好的效果。我國是在新中國成立之后才開始大規(guī)模的進行鋼的冶煉，相比于西方發(fā)達國家而言有較大的技術(shù)差異，但是我國經(jīng)過長期的實踐過程之后在鋼的冶煉和安裝方面都取得了非常大的成就，并逐漸接近國際水平。高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑數(shù)量的多少往往體現(xiàn)出了一個國家的經(jīng)濟實力，我國的鋼產(chǎn)量處于世界領先地位，但是鋼材沒有得到較好的利用。使用鋼結(jié)構(gòu)進行建筑可以比混凝土建筑結(jié)構(gòu)性能更加好，而且施工周期明顯縮短、建造價格較低。但是我國目前高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工過程中存在這較多的問題，以至于存在了較大的安全隱患。尤其是在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)以及抗震性能方面需要進行更深入的探討，要使得高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的安全性得到有效的保障。

【關(guān)鍵詞】高層鋼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)體系；抗震性能

一、鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點及其優(yōu)勢

1、鋼材本身具有高硬度、高強度、自身質(zhì)量輕的特點，在和混凝土結(jié)合下產(chǎn)生了之前不具有的功能，不僅可以擴大建造的橫向、縱向空間，而且還可以減輕建筑物的質(zhì)量，有益于城市高層建設。不僅如此，在地震時鋼結(jié)構(gòu)可以延緩墻壁的倒塌，具有一定的抗震功能。2、可以擴大建筑空間，充分利用土地資源。鋼材具有高強度、高硬度的特點，與混泥土的結(jié)合可以減少墻壁和梁柱的厚度，能夠充分分隔有效空間。而傳統(tǒng)的磚塊混凝土結(jié)構(gòu)受材料的限制，造成了墻厚、梁柱厚，既減小了空間又影響了房屋整體美觀。3、造價低且施工方便。隨著我國鋼產(chǎn)量的不斷提升，鋼材的價格也在下滑，再加上鋼材自身獨特的優(yōu)勢，減少了施工整體材料的使用量，這就直接降低了成本。其次，鋼結(jié)構(gòu)材料機械化程度高，大大提高了施工的效率縮短工期，也間接降低了施工成本。4、鋼材可以回收重復利用，符合可持續(xù)發(fā)展的方針。在拆遷建筑物時，鋼材可以進行回收回爐冶煉，再生產(chǎn)加工投入市場。5、鋼結(jié)構(gòu)住宅可工業(yè)化生產(chǎn)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以預先在工廠實行工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)方便且速度快，而且便于施工現(xiàn)場的安裝，使在施工現(xiàn)場作業(yè)量減小。同時，由于施工機械化程度高，提高了施工效率。

二、高層鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系

1、鋼框架結(jié)構(gòu)體系

鋼框架結(jié)構(gòu)體系是較為常見的，鋼框架結(jié)構(gòu)體系所指的是沿著縱、橫方向的框架來作為承重的主要結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)體系能夠使得建筑物的空間得到最大程度的利用。而且鋼框架結(jié)構(gòu)體系的受力部位非常明確，構(gòu)造也非常簡潔，安裝過程中非常簡單，在鋼材生產(chǎn)過程中能夠進行批量化生產(chǎn)。但是鋼框架結(jié)構(gòu)體系的抗震能力較差，對于15層以上的住宅盡量避免使用鋼框架結(jié)構(gòu)。

2、鋼框架—支撐結(jié)構(gòu)體系

鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系主要是利用框架結(jié)構(gòu)作為基礎，并在住宅中布置相關(guān)數(shù)量的豎向結(jié)構(gòu)來支撐，這就使得鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系能夠承受水平力和側(cè)向力，這種結(jié)構(gòu)相對于鋼框架結(jié)構(gòu)體系而言有著較好的抗震性能，而且在進行高層剛結(jié)構(gòu)住宅的建造中所耗用的資金也較少，利于更高層數(shù)的施工。但是鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系在施工過程中的施工難度較大，支撐的不合理也會使得建筑的布局存在局限性。

3、鋼框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系

剪力墻也可稱為抗風墻或者抗震墻，在住宅結(jié)構(gòu)中主要是承受地震作用引起的水平荷載，能夠有效的防治住宅結(jié)構(gòu)受到剪切的破壞。在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅中合理的運用剪力墻能夠使其更加穩(wěn)固，使得高層鋼結(jié)構(gòu)住宅能夠承受更大的負荷。

鋼框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系中豎向的負荷是依靠鋼框架承擔的，而橫向的荷載是鋼框架和剪力墻共同承擔的。當然剪力墻也分為多種形式，有的是鋼板結(jié)構(gòu)的剪力墻、鋼板混凝土組合的墻板或者鋼筋混凝土剪力墻，鋼框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系能夠使得高層鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)能夠抵御更強的推力，并能夠承受更大的地震中的剪力。這樣就能夠使得高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的高度得到更大的提高，但是在地震發(fā)生時容易使得住宅的局部出現(xiàn)破壞的情況。

4、鋼框架—混凝土核心筒體系

鋼框架-混凝土核心筒體系主要是鋼筋混凝土的芯筒和鋼框架共同組成的混合結(jié)構(gòu)體系，鋼框架—混凝土核心筒體系與鋼框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系有很多的相似之處，這種結(jié)構(gòu)體系能夠承受較大的荷載。鋼框架—混凝土核心筒體系中核心筒主要是承擔橫向荷載，并占據(jù)其中90%以上的荷載，而鋼框架主要是承擔豎向荷載。這種結(jié)構(gòu)體系在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設當中運用的非常廣泛，而且其施工過程中能夠有效的節(jié)省材料，更大限度的降低了工程造價。但是這種結(jié)構(gòu)體系中鋼框架與核心筒的關(guān)聯(lián)性不夠緊密，即在較大的地震作用下核心筒遭到破壞，那么鋼框架也就無法抵御地震的沖擊。

5、交錯桁架結(jié)構(gòu)體系

交錯桁架結(jié)構(gòu)體系主要是由柱子、桁架以及樓面板所構(gòu)成的，通常柱子是固定在建筑的外圍，而桁架則是固定在柱子上，樓面板則是固定在桁架的上弦與下弦中。交錯桁架結(jié)構(gòu)體系對于搞成鋼結(jié)構(gòu)住宅的空間占用較小，其中橫向荷載是由桁架承擔的，柱子主要是承受軸力。雖然交錯桁架結(jié)構(gòu)體系能夠更大限度的節(jié)省住宅面積，但是其結(jié)構(gòu)較為復雜，施工難度偏大，不易于在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅中進行施工。

三、實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗震水平設計的措施

1、基礎性防震措施應用

基礎性防震措施根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)的不同位置有著不同的措施：地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設置緩沖層，以便在地震發(fā)生時減小建筑與土層之間的震動碰撞，實現(xiàn)對震能的有效吸收和反射作用，減小地震對建筑物的破壞。

目前，我國最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層；基礎隔震。基礎隔震是整個建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中的關(guān)鍵，想要降低地震對建筑物的破壞，就必須要做好基礎隔震措施。在對建筑基礎采取抗震措施時，為了減小地震對上部結(jié)構(gòu)的破壞，需要在建筑物的上部結(jié)構(gòu)和基礎位置接觸處設置隔震層，防止地震力由地基處向上部結(jié)構(gòu)傳播，降低地震對建筑上部結(jié)構(gòu)的破壞。

基礎抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等；間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設置的，間層隔震的有效設置能夠?qū)φ鹆M行再次削減，以達到降低地震對建筑的破壞作用。

間層隔震一般都安裝在原始結(jié)構(gòu)層上，其實我國最早使用的的抗震措施，具有施工操作簡單的優(yōu)勢；懸掛隔震。懸掛隔震是通過懸掛的方式，將建筑物全部或部分結(jié)構(gòu)脫離地面，從而在地震出現(xiàn)時，降低地面震動與建筑物之間的震力作用。目前，此種抗震措施多用于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑當中，收到了較為不錯的抗震效果。

2、機敏減震支撐體系

機敏減震支撐體系是集成現(xiàn)代科技技術(shù)的防震系統(tǒng)，其利用活塞運動的原理，對建筑結(jié)構(gòu)進行設計。在地震災害發(fā)生時，保證建筑結(jié)構(gòu)中的內(nèi)、外鋼能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力，減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導。目前，這項技術(shù)還在不斷的研究和完善當中，相信其很快就能夠?qū)崿F(xiàn)有效的應用，為建筑抗震設計水平的提升做出貢獻。

3、效能減震技術(shù)應用

效能減震是實現(xiàn)對地震所產(chǎn)生動能的消耗，來減輕地震能的傳導大小，從而降低其對建筑物的破壞程度。目前，在此技術(shù)方面一般采用消能器和阻尼器，兩種器械都能夠?qū)崿F(xiàn)地震能量的有效消耗和吸收，減小震力對建筑主體的破壞，以達到對建筑主體結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)性定的保護。目前，效能減震技術(shù)在我國建筑防震設計中得到了有效的應用，其在新建筑的防震設計和舊建筑的抗震加固方面，都起到了良好的效果。

結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)住宅體系安全穩(wěn)定且施工方便簡捷，在現(xiàn)代建筑施工中得到了廣泛的應用，但在實際設計和施工中仍存在著許多問題，要想整體上提高我國鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量就必須解決鋼結(jié)構(gòu)住宅體系中的嚴重不足。本文研究僅是一個起步，我國鋼結(jié)構(gòu)住宅體系還存在諸多問題，以下幾個方面需要繼續(xù)研發(fā)。

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