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1、試析輕鋼建筑結構的抗震設計摘要：隨著經濟的發展，城市工業用地、商業用地和民用用地逐漸增多，這就使得原本緊張的城市用地變得更加緊張，也使得城市建筑不能更好的滿足現代化發展的需求。而在國家明確規定不能強占良田土地，重建造價又高的情況下，建筑商只能選擇對原有住房進行增層。然而在增層中采用的是輕鋼增層技術，其在實踐中總會出現一些問題，特別是結構抗震方面的問題。 關鍵詞：輕鋼；建筑結構；抗震設計Abstract: with the development of economy, the city industry land and the land for commercial use and civi2、l 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 3、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中圖分類號：TU973+.31文獻標識碼：A 文章編號：隨著我國經濟的快速發展，4、城市化進程的不斷加快，城市用地規模在逐漸減少，其已經不能更好的滿足城市發展需求。為了解決這一問題，可以對既有建筑進行改造，這樣不僅能緩解住房緊張，也能響應國家政策不占用良田修筑房屋。而要對其既有房屋進行夾層設計，就需要采用輕鋼增層技術。這種技術憑借其獨特優勢已經成為建筑工程界關注的焦點。但是輕鋼加層技術在建筑結構中應用的時候，也應該對其抗震性能進行考慮。如何更好的對輕鋼結構進行抗震設計，已經成為建筑企業值得思索的事情。一、輕鋼建筑結構設抗震設計重要意義 隨著城市化規模不斷的擴大，人們對住房的需求量越來越大。在低層建筑基礎上增加房屋層數是解決城市用地緊張、住房壓力的最經濟、最快捷的途徑。目前來看5、，我國每一年都對舊的房屋進行增層改造，這種增層改造方式呈遞增的趨勢。在對舊房進行房屋增層改造過程中也應該注意房屋增加的層數、層高，畢竟新舊房改造中采用的結構是不同的，再加上我國是地震多發國家，在對舊房進行改造的時候，必須對考慮其增層改造后整體結構的抗震性能及抗震設計，特別考慮輕鋼建筑結構抗震性能和抗震設計。同時也應該將增層改造工程和房屋抗震功能結合在一起，畢竟功能的提高能使建筑物的抗震能力得以提高，同時也能改變結構受力條件，進而延長建筑物使用年限，以便獲得更多經濟效益和社會效益。對于輕鋼建筑增層來說，其是有一定優勢的。輕鋼增層是新型增層技術，其憑借其質輕高強、對原建筑物地基和結構影響小等優勢被6、工程建筑界所關注。就目前來看，輕鋼增層技術不僅具有傳統增層技術節約土地、最大限度利用土地、縮短建設周期等優勢，還具有重量輕、結構形式多樣、加工減少現場作業混亂局面及減少裝修和維護費用等優勢。質量輕是相對于剛勁混凝土結構或是磚混結構來說的，輕鋼增層能減輕結構自身重量一半以上，這樣不僅能減少工作量，縮短工期，同時也可以減少加固費用。結構形式多樣，其通過自身結構優勢能解決混凝土結構和混磚結構不能增層的需求。使用輕鋼增層技術在現場作業中能盡可能避免現場混亂局面，保證施工有序進行，同時也能降低對原有建筑使用者干擾率，使房屋能盡早的投入使用并在短期內實現成本回收。輕鋼結構是經過鍍鋅、涂層等工藝后才投入使用7、的，其不僅具有較強的防腐能力同時也能減少建筑維護和裝修費用。二、輕鋼增層增層方式 不同建筑結構是需要選擇與其相適合的建筑增層方式的，其建筑增層結構方式正確與否將直接關系著建筑增層結構的安全性、經濟性及和合理性，也關系著增層后建筑結構的安全、耐用及持久性。目前來看，國內的建筑增層結構方式主要有直接增層、改變荷載力路徑、室內增層、地下增層及外套加層。直接增層就是在原有房屋結構基礎上直接增加其高度，其優勢是工期短、造價低、施工方便等，但是其增加的層數不能超過三層；改變荷載傳遞路徑就是當房屋承重結構和基礎不能滿足增層后房屋承載力需求或是將其使用功能改成平面位置的時候，會用到這種方式，這種方式的優勢是能8、對房屋結構局部進行加固處理，但是其增加層數也不能超過三層；室內加層就是在原有房屋室內增加樓層或進行夾層處理。能充分利用室內空間，利用原有房屋蓋或墻保持原有房屋形式。其優勢是經濟合理；地下加層，就是盡可能的利用地下空間進行加層。其優勢是不需要對原有建筑進行加固，就能保證其抗震性能并對其立面進行處理，但是其造價相對較高，其幅度也易受限制；外套加層就是在原有建筑外面進行大跨度框架建設，在實際作業中，其會將會將原有建筑覆蓋，在此基礎上進行增層設計。其優勢是原有房屋在施工期間能繼續使用，其加增層不受高度限制，立面也易于處理。相較于構筑新址進行建筑，其成本較低、工期較短、收益也較快，能滿足人們生產生活和工9、作需求。然而，當層柱較高的時候，就會出現下窄上寬局面，嚴重影響建筑結構美觀。三、基于阻尼特征輕鋼增層結構抗震設計 對于輕鋼增層來說，其常會在上層采用的輕鋼結構，下層采用混凝土或是磚混結構。這種復合式輕鋼結構在實際應用中，會因鋼和混凝土或磚混阻尼比的不同，使得輕鋼增層呈現非經典阻尼特征。在實際應用中因輕鋼不是阻尼，模態疊加法已無法滿足其需求，只能采用復模態疊加法。其自由線性微分方程為：在應用中可以將自由線性微分方程轉化為狀態方程：對狀態方程進行相應求解，能得出非經典阻尼結構在地震作用下的地震響應。因地震響應設計理論是以反應譜理論為基礎的，復模態疊加法不能以此為依據，應該找出與反應譜理論相適應的方10、法?？梢栽谧杂删€性微分方程式基礎上建立輕鋼增層結構在地震作用下的運動方程，將新組合的增層結構質量、剛度、矩陣、組逆矩陣用M、K、C來表示，結構位移用表示。地震地面運動加速度用表示，單位列向量用Le表示。根據新增層結構質量矩陣M和剛度矩陣K可以得出頻率向量和振型矩陣： =1，2，n+m =1, 2, n+m因阻尼矩陣C不滿足阻尼解耦的正交條件，只能忽略C的非正交項，并將自線性改成廣義的坐標運動方程：其中阻尼比用1表示，引起不是混凝土阻尼比的5%，也不是鋼結構的阻尼比的2%，可以將建筑結構抗震設計中的地震影響系數用(T，=0.05) 表示，并依照混凝土阻尼比5%的單質點陣子阻尼比為依據進行確定。在11、此基礎上得出新的地震反應譜地震影響系數：可將(T，=0.05)作為先行建筑結構抗震設計給定地震影響系數，并將作為輕鋼增層結構廣義振型阻尼比，得出地震作用最大值：將(T，)作為修訂后的地震影響系數，j作為j陣型的振型參與系數，ji作為j振型質點的振型位移，得出振型的地震作用效應：可得出Sj為j振型地震作用效應。結束語：就目前來看，增層建筑已經成為解決城市建筑用地緊張的重要手段。其在建筑過程中，是在原有建筑基礎上采用輕鋼增層技術進行設計的。而原有的建筑結構形式畢竟是不同的，在一定程度上加大了增層設計負擔。為了減輕增層設計負擔，就應該正確的選擇房屋增層設計，畢竟加層設計的新選擇直接關系著加層建筑的可12、行性、安全性和經濟合理性。只有選擇正確的增層設計方案，才能更好的滿足抗震需求、降低成本、保證住房安全，才能實現其價值，才能更好的解決城市用地緊張局面。參考文獻：1趙干榮,金旭,張建明.阻尼計算方法對輕鋼增層結構地震反應的影響J.四川建筑科學研究.2009.35.(02).2楊建飛,雷平,楊曉明.新型輕鋼龍骨結構多層住宅抗震性能分析J.青島理工大學學報.2011.32.(03).3袁文章,何小燕.北京某醫院住院樓鋼結構增層設計J.山西建筑.2008.(08).4安毅,管帥,周曉璐,王辰杰.一種輕鋼抗震節能住宅體系能耗分析J.2010.32.(11).5劉文鋒,李雨陽.輕鋼增層結構的實用抗震設計方法J.世界地震工程.2008.(06).：1972年4月10日，籍貫：河北省秦皇島市撫寧縣，性別：男，學歷：本科，職稱：副高工，研究方向：結構設計和鋼結構設計