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以下是確保鋼結構建筑抗震性能的方法:
設計階段
抗震概念設計:遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的原則,這是我國抗震設計的要求。在設計時,要合理選擇結構體系,如框架結構、框架-支撐結構、框架-核心筒結構等,使其具有良好的整體性和延性。同時,注重結構的規則性,避免出現結構體系不規則、結構布置不規則、構件連接不規則等情況,以減少地震作用下的應力集中和結構損傷。
抗震性能化設計:將傳統規范設計法中宏觀定性描述的抗震設防目標分解為可量化分析的多水準性能目標,并采用技術對結構在地震作用下的性能表現進行準確分析和評價,進而采取針對性的調整策略與設計措施。例如,對鋼框架-中心支撐結構體系,通過分層分級抗震性能化設計方法,可更好地實現“弱支撐”理念設計,相比傳統規范設計法,“弱支撐”設計方案主要構件鋼材用量減少了約百分之23,且在罕遇地震水準下,結構總地震輸入能量減小,塑性耗能增加,層間位移角、基底剪力均有所降低。
結構體系設計:采用雙重抗側力體系,如框架-支撐體系,可提高結構的抗震性能。支撐體系能夠提供額外的側向剛度和承載力,增強結構在地震作用下的穩定性。同時,合理布置支撐的位置和數量,使結構在地震作用下能夠均勻地分配內力,避免局部應力集中。
節點設計:節點是鋼結構建筑中潛在的薄弱環節之一,須精心設計和施工。采用摩擦型高強度螺栓和全滲透焊接技術,能夠明顯增強建筑連接部分的抗震能力。同時,優化節點構造設計,如采用更為堅固的連接方式、增設加強肋板等手段,可以明顯提升節點的承載能力和抗震韌性。
構件設計:確保構件具有足夠的延性和承載能力。在地震作用下,鋼材的延展性能夠吸收和分散能量,防止結構突然斷裂。對于框架結構,梁柱的剛性連接中受彎和受剪的承載力,柱腳與基礎連接的受彎承載力等,連接系數的大小直接反映了連接的構造強度。此外,框架梁端梁的受壓翼緣要滿足足夠的正則化長細比的限值,如若正則化長細比超限,就需要布置橫向加勁肋提高梁的變形能力。
施工階段
焊接質量控制:焊接質量直接影響鋼結構的整體強度和抗震性能。焊接操作須由經過認證的焊工執行,并使用符合標準的焊接材料。同時,要嚴格按照焊接工藝評定(WPAR)和焊工資質認證(WPQR)的要求進行焊接,規范焊接流程,減少焊縫缺陷。
材料質量控制:鋼結構使用的鋼材須符合相關材料標準,并具備足夠的延展性和韌性。在施工過程中,要對進場的鋼材進行嚴格的質量檢驗,確保其性能符合設計要求。此外,螺栓、鉚釘等連接件的性能也須符合標準,確保節點在地震中不會失效。
安裝精度控制:在施工過程中,須嚴格按照設計圖紙和規范要求進行操作,確保每個構件的安裝精度和焊接品質。安裝精度的高低直接影響到結構的整體性能和抗震能力,因此要加強對施工人員的培訓,提高他們的專業技能和安全意識,確保施工質量。
使用階段
日常維護和監測管理:為了確保鋼結構建筑在長期使用過程中的抗震性能,須加強日常維護和監測工作。定期檢查關鍵部位的腐蝕和損傷情況,并及時采取修復措施。同時,利用現代傳感技術和數據分析方法,實時監測建筑物的狀態變化,及時發現并處理潛在的安全隱患。
抗震加固:對于一些老舊的鋼結構建筑,如果發現其抗震性能不足,可以采取抗震加固措施。例如,增加支撐、加強節點連接、更換損壞的構件等,以提高建筑的抗震能力。
其他措施
引入減震阻尼技術:減震阻尼器是一種能夠在地震過程中吸收并消耗能量的裝置,能夠明顯降低建筑結構的振動幅度。常見的減震阻尼器包括粘彈性阻尼器、滑動摩擦阻尼器等。在鋼結構建筑中引入減震阻尼技術,可以明顯降低地震對建筑的影響,從而保護建筑物及其內部設施的安全。
隔震技術應用:通過設置隔震層,將建筑物與地震動隔離開來,從而降低地震對建筑物的影響。隔震技術可以地減少地震作用下的結構內力和變形,提高建筑的抗震性能。