试析轻钢建筑结构的抗震设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 试析轻钢建筑结构的抗震设计 摘要：随着经济的发展，城市工 业用地、商业用地和民用用地逐渐增多， 这就使得原本紧张的城市用地变得更加 紧张，也使得城市建筑不能更好的满足 现代化发展的需求。而在国家明确规定 不能强占良田土地，重建造价又高的情 况下，建筑商只能选择对原有住房进行 增层。然而在增层中采用的是轻钢增层 技术，其在实践中总会出现一些问题， 特别是结构抗震方面的问题。 中国论文网 /2/view-12895427.htm 关键词：轻钢；建筑结构；抗震 设计 Abstract: with the development of economy, the city industry land and the -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 land for commercial use and civil land increases gradually, this makes originally nervous city land become more nervous, also makes the city buildings cant better meet the needs of the development of the modernization. And in the country specific provision cant seizing fertile land, reconstruction and high cost of cases, builders can choose only the original housing them layer. However in the layer, use is light steel increased layer technology, its in practice there is always some problems, especially structure seismic problems. Keywords: light steel; Building structure; Seismic design 中图分类号：TU973+.31 文献标 识码：A 文章编号： 随着我国经济的快速发展，城市 化进程的不断加快，城市用地规模在逐 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 渐减少，其已经不能更好的满足城市发 展需求。为了解决这一问题，可以对既 有建筑进行改造，这样不仅能缓解住房 紧张，也能响应国家政策不占用良田修 筑房屋。而要对其既有房屋进行夹层设 计，就需要采用轻钢增层技术。这种技 术凭借其独特优势已经成为建筑工程界 关注的焦点。但是轻钢加层技术在建筑 结构中应用的时候，也应该对其抗震性 能进行考虑。如何更好的对轻钢结构进 行抗震设计，已经成为建筑企业值得思 索的事情。 一、轻钢建筑结构设抗震设计重 要意义 随着城市化规模不断的扩大， 人们对住房的需求量越来越大。在低层 建筑基础上增加房屋层数是解决城市用 地紧张、住房压力的最经济、最快捷的 途径。目前来看，我国每一年都对旧的 房屋进行增层改造，这种增层改造方式 呈递增的趋势。在对旧房进行房屋增层 改造过程中也应该注意房屋增加的层数、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 层高，毕竟新旧房改造中采用的结构是 不同的，再加上我国是地震多发国家， 在对旧房进行改造的时候，必须对考虑 其增层改造后整体结构的抗震性能及抗 震设计，特别考虑轻钢建筑结构抗震性 能和抗震设计。同时也应该将增层改造 工程和房屋抗震功能结合在一起，毕竟 功能的提高能使建筑物的抗震能力得以 提高，同时也能改变结构受力条件，进 而延长建筑物使用年限，以便获得更多 经济效益和社会效益。对于轻钢建筑增 层来说，其是有一定优势的。轻钢增层 是新型增层技术，其凭借其质轻高强、 对原建筑物地基和结构影响小等优势被 工程建筑界所关注。就目前来看，轻钢 增层技术不仅具有传统增层技术节约土 地、最大限度利用土地、缩短建设周期 等优势，还具有重量轻、结构形式多样、 加工减少现场作业混乱局面及减少装修 和维护费用等优势。质量轻是相对于刚 劲混凝土结构或是砖混结构来说的，轻 钢增层能减轻结构自身重量一半以上， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 这样不仅能减少工作量，缩短工期，同 时也可以减少加固费用。结构形式多样， 其通过自身结构优势能解决混凝土结构 和混砖结构不能增层的需求。使用轻钢 增层技术在现场作业中能尽可能避免现 场混乱局面，保证施工有序进行，同时 也能降低对原有建筑使用者干扰率，使 房屋能尽早的投入使用并在短期内实现 成本回收。轻钢结构是经过镀锌、涂层 等工艺后才投入使用的，其不仅具有较 强的防腐能力同时也能减少建筑维护和 装修费用。 二、轻钢增层增层方式 不同建筑结构是需要选择与其 相适合的建筑增层方式的，其建筑增层 结构方式正确与否将直接关系着建筑增 层结构的安全性、经济性及和合理性， 也关系着增层后建筑结构的安全、耐用 及持久性。目前来看，国内的建筑增层 结构方式主要有直接增层、改变荷载力 路径、室内增层、地下增层及外套加层。 直接增层就是在原有房屋结构基础上直 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 接增加其高度，其优势是工期短、造价 低、施工方便等，但是其增加的层数不 能超过三层；改变荷载传递路径就是当 房屋承重结构和基础不能满足增层后房 屋承载力需求或是将其使用功能改成平 面位置的时候，会用到这种方式，这种 方式的优势是能对房屋结构局部进行加 固处理，但是其增加层数也不能超过三 层；室内加层就是在原有房屋室内增加 楼层或进行夹层处理。能充分利用室内 空间，利用原有房屋盖或墙保持原有房 屋形式。其优势是经济合理；地下加层， 就是尽可能的利用地下空间进行加层。 其优势是不需要对原有建筑进行加固， 就能保证其抗震性能并对其立面进行处 理，但是其造价相对较高，其幅度也易 受限制；外套加层就是在原有建筑外面 进行大跨度框架建设，在实际作业中， 其会将会将原有建筑覆盖，在此基础上 进行增层设计。其优势是原有房屋在施 工期间能继续使用，其加增层不受高度 限制，立面也易于处理。相较于构筑新 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 址进行建筑，其成本较低、工期较短、 收益也较快，能满足人们生产生活和工 作需求。然而，当层柱较高的时候，就 会出现下窄上宽局面，严重影响建筑结 构美观。 三、基于阻尼特征轻钢增层结构 抗震设计 对于轻钢增层来说，其常会在 上层采用的轻钢结构，下层采用混凝土 或是砖混结构。这种复合式轻钢结构在 实际应用中，会因钢和混凝土或砖混阻 尼比的不同，使得轻钢增层呈现非经典 阻尼特征。在实际应用中因轻钢不是阻 尼，模态叠加法已无法满足其需求，只 能采用复模态叠加法。其自由线性微分 方程为： 在应用中可以将自由线性微分方 程转化为状态方程： 对状态方程进行相应求解，能得 出非经典阻尼结构在地震作用下的地震 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 响应。因地震响应设计理论是以反应谱 理论为基础的，复模态叠加法不能以此 为依据，应该找出与反应谱理论相适应 的方法。可以在自由线性微分方程式基 础上建立轻钢增层结构在地震作用下的 运动方程，将新组合的增层结构质量、 刚度、矩阵、组逆矩阵用 M、K、C 来 表示，结构位移用 表示。地震地面运 动加速度用表示，单位列向量用 Le 表 示。根据新增层结构质量矩阵 M 和刚 度矩阵 K 可以得出频率向量和振型矩阵： =1 ，2 ，n+m =1, 2, n+m 因阻尼矩阵 C 不满足阻尼解耦的 正交条件，只能忽略 C 的非正交项，并 将自线性 改成广义的坐标运动方程： 其中阻尼比用 1 表示，引起不 是混凝土阻尼比的 5%，也不是钢结构 的阻尼比的 2%，可以将建筑结构抗震 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 设计中的地震影响系数用 (T，=0.05) 表示，并依照混凝土阻尼比 5%的单质 点阵子阻尼比为依据进行确定。在此基 础上得出新的地震反应谱地震影响系数： 可将 (T，=0.05) 作为先行建筑 结构抗震设计给定地震影响系数，并将 作为轻钢增层结构广义振型阻尼比， 得出地震作用最大值： 将 (T，) 作为修订后的地震影 响系数，j 作为 j 阵型的振型参与系数， ji 作为 j 振型质点的振型位移，得出 振型的地震作用效应： 可得出 Sj 为 j 振型地震作用效应。 结束语： 就目前来看，增层建筑已经成为 解决城市建筑用地紧张的重要手段。其 在建筑过程中，是在原有建筑基础上采 -精选财经经济类资料- -