影響輕鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震性能的核心因素包括結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性、構(gòu)件與節(jié)點質(zhì)量、材料性能、圍護系統(tǒng)連接、地基與基礎(chǔ)適配性五大類,任何環(huán)節(jié)的疏漏都可能降低建筑在地震中的抗側(cè)移、抗變形能力,需系統(tǒng)性把控。
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一、結(jié)構(gòu)設(shè)計:決定抗震性能的核心框架
設(shè)計階段的參數(shù)設(shè)定和方案規(guī)劃,是輕鋼結(jié)構(gòu)抗震能力的基礎(chǔ),需嚴格遵循抗震規(guī)范。
整體結(jié)構(gòu)布置
結(jié)構(gòu)需保持平面與豎向規(guī)則:避免出現(xiàn)凹凸不規(guī)則(如局部突出的房間)、剛度突變(如某一層墻體突然減少),否則地震時易在薄弱部位產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。
抗側(cè)力體系需完整:輕鋼結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力主要依賴支撐(如交叉支撐、斜撐)和剛接節(jié)點,設(shè)計時需確保支撐均勻分布在建筑四周及內(nèi)部,形成 “多道抗震防線”,避免單一支撐失效后整體結(jié)構(gòu)坍塌。
荷載與剛度計算
需準確計算地震荷載(根據(jù)建筑所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度,如 7 度、8 度區(qū)),并合理分配到各承重構(gòu)件,避免因荷載估算不足導(dǎo)致構(gòu)件過載變形。
控制結(jié)構(gòu)剛度比:相鄰樓層的剛度比不宜過大(通常不超過 2.0),若某一層剛度過弱,地震時該層易發(fā)生 “薄弱層破壞”,需通過增加支撐或調(diào)整構(gòu)件截面尺寸優(yōu)化剛度分布。
二、構(gòu)件與節(jié)點:抗震的關(guān)鍵傳力環(huán)節(jié)
輕鋼結(jié)構(gòu)的力主要通過構(gòu)件傳遞至基礎(chǔ),構(gòu)件本身的強度和節(jié)點的連接質(zhì)量直接影響傳力效率。
構(gòu)件性能與選型
鋼材材質(zhì)需達標:先選用 Q355、Q235 等低碳高強度鋼材,其屈服強度和韌性符合抗震要求(如 Q355 鋼的屈服強度≥355MPa),禁止使用材質(zhì)不合格或銹蝕嚴重的鋼材,避免構(gòu)件在地震中脆性斷裂。
構(gòu)件截面尺寸需適配:主梁、柱、支撐的截面尺寸需根據(jù)受力計算確定,例如抗側(cè)力支撐需選用截面慣性矩較大的型鋼(如 H 型鋼、方鋼管),確保支撐在地震水平力作用下不發(fā)生屈曲失穩(wěn)。
節(jié)點連接質(zhì)量
連接方式需可靠:核心節(jié)點(如主梁與柱、支撐與構(gòu)件)先采用剛接(螺栓 + 焊接組合連接),而非單純鉸接,剛接節(jié)點能更好地傳遞彎矩和剪力,提升結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)移能力。
螺栓連接需規(guī)范:高強度螺栓(如 8.8 級、10.9 級)需按設(shè)計扭矩擰緊(用扭矩扳手檢測),螺栓數(shù)量和布置需符合規(guī)范,避免漏裝、松裝或螺栓直徑偏小,防止節(jié)點在地震中脫開。
焊接質(zhì)量需達標:關(guān)鍵焊縫(如柱與基礎(chǔ)的焊接、支撐與主梁的焊接)需飽滿、無缺陷(氣孔、夾渣、未焊透),焊縫高度需符合設(shè)計要求,必要時做無損檢測(如超聲波檢測),確保焊縫強度不低于構(gòu)件本身。
三、材料性能:保障結(jié)構(gòu)韌性與耐久性
除鋼材外,防火防腐材料、圍護材料的性能也會間接影響抗震效果,尤其長期使用中的性能衰減需重視。
鋼材的防火與防腐
防火涂料需合格:地震時若發(fā)生火災(zāi),鋼材在高溫下(超過 600℃)會快速軟化,失去承載能力,需涂刷厚度足夠的防火涂料(如薄型防火涂料厚度≥3mm,耐火極限≥1.5 小時),確保地震后結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)仍能維持穩(wěn)定性。
防腐處理需到位:鋼材銹蝕會降低其截面面積和強度,沿海或潮濕地區(qū)需采用 “環(huán)氧富鋅底漆 + 面漆” 的防腐涂層體系,涂層厚度≥80μm,防止長期使用中鋼材銹蝕導(dǎo)致抗震性能下降。
圍護材料的適配性
圍護板材(如彩鋼板、夾芯板)需選用輕質(zhì)、韌性好的材料,避免使用過重或脆性大的圍護材料(如實心磚墻),減輕結(jié)構(gòu)自重的同時,防止地震時圍護材料墜落傷人或增加結(jié)構(gòu)荷載。
四、圍護系統(tǒng)連接:避免 “非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞”
圍護系統(tǒng)(墻面、屋面)雖不直接承擔主要地震荷載,但連接不當易在地震中脫落,影響建筑整體安全性。
圍護板材與檁條的連接需牢固:墻面彩鋼板與墻梁、屋面彩鋼板與屋面檁條需用自攻螺釘或拉鉚釘固定,螺釘間距需符合規(guī)范(通常≤300mm),且需加裝防水墊圈,避免螺釘松動導(dǎo)致板材在地震中晃動或脫落。
門窗與墻體的連接需抗震:門窗框需通過專用連接件與鋼結(jié)構(gòu)骨架固定,而非直接固定在圍護板材上,連接件需具備一定的彈性,避免地震時門窗框因結(jié)構(gòu)變形被擠壓損壞。
五、地基與基礎(chǔ):抗震的 “根基” 保障
地基與基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)傳力至大地的最終環(huán)節(jié),基礎(chǔ)的穩(wěn)定性直接決定結(jié)構(gòu)在地震中的整體表現(xiàn)。
地基選型需適配
根據(jù)場地地質(zhì)條件選擇合適的基礎(chǔ)形式:如天然地基承載力足夠時,可采用獨立基礎(chǔ);軟土地基需采用樁基(如預(yù)制樁、灌注樁)或地基處理(如換填、強夯),確保地基在地震中不發(fā)生過大沉降或液化(飽和砂土、粉土在地震中易液化,導(dǎo)致基礎(chǔ)失穩(wěn))。
基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的連接
柱與基礎(chǔ)的連接需可靠:鋼柱與混凝土基礎(chǔ)需通過預(yù)埋螺栓連接,預(yù)埋螺栓的數(shù)量、直徑和錨固深度需符合設(shè)計要求,螺栓與基礎(chǔ)混凝土的結(jié)合需牢固,避免地震時柱與基礎(chǔ)脫開,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體傾斜。