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高强钢结构的一般设计方法

和普通强度的钢材相比，高强度钢材有着更为复杂的设计

内容。除了与普通强度钢材相同的弹塑性分析，还要更多地考虑

高强度钢材的抗震性能。这是由于高强度钢材中碳元素的含量

较低，使得高强度钢材在提供高强的同时，会导致构件屈强比的

升高和材料塑性变形能力的下降。这就使得高强钢的伸长率难

以满足我国的《建筑抗震规范》中的要求设计值。因此，在我国

的抗震设防地区，建筑物使用的钢材强度通常都小于 345，

这也就限制了高强度钢材的实际应用。具体设计原则如下 ：

第一、弹性设计阶段。该阶段主要考虑高强度钢材在承受弹

性力时所发生的荷载位移变化。通常根据高强度钢材在弹性阶

段的受压受弯以及抗剪强度分析其极限承载力。再根据其极限

承载力进行结构承载力验算。

第二、塑性设计阶段。该阶段只要是分析高强度钢材发生塑

性变形时的结构承载力与位移的变化曲线。通过分析高强度钢

材在达到极限承载力后发生破坏屈曲的形式，得出高强度钢材

失稳的极限荷载，进而选用多种组合结构形式，以期通过塑性发

展较好的构件与高强钢构件相结合，使各部分材料分别发挥自

身特点，以达到结构在弹性及塑性状态下均保持较好的强度、刚

度、稳定性。

第三、抗震设计阶段。通过分析高强度钢材在地震荷载作用

下的应力应变曲线，分析高强度钢材的震后变形失稳情况。在抗

震设计中，通常选用大震荷载对结构进行推覆分析。这就使得结

构除了要满足承载力要求以外，还要满足结构变形要求。保证

结构在震中受到地震荷载后发生的变形在要求的范围内，发生

变形部位的构件需要有足够的塑性变形能力及塑性状态发展能

力，再加之对结构形式的合理调整，使结构在面对大震荷载时，

能够有效地消耗地震能量，保持结构的安全稳定 [6]。