高层建筑钢结构设计要点分析刘锋

高层建筑钢结构设计要点分析刘锋

刘锋

（中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都市610031）

摘要：高层建筑工程作为城市建设中的重要内容,其随着建设施工水平的不断提高,并逐渐有更多新型技术与理念被应用其中。钢结构具有多种特点,为全面提高钢结构施工效果,需要做好设计分析。本文结合高层建筑工程特点,重点分析了钢结构设计要点。

关键词：高层建筑；结构设计；要点

1高层建筑钢结构的主要特点

由于钢材具有较高的强度，而且整体重量较轻，是一种较为理想的弹盟性材料。钢结构主要是由多个构件进行组成而成。利用焊接可是螺栓连接等万式将单根型钢组装形成构件，通常会选择在工厂内进行加工成型，然后再运至安装现场。但钢材料作为钢结构的主要材料，其自身表现也-定的隐脆性，这在高层建设钢结构设计时需要对这点要给予充分考虑。另外，普通钢材耐腐蚀性和耐火能力都较差，这就需要在设计过程中需要采取有效的防护措施，针对建筑的使用功能反施工工艺性能，因地制直来进行总体方案的设计。

2高层钢结构设计的要点分析

在高层钢结构设计过程中，需要对结构布置、构件设计、节点设计及图纸编制等四个关键点进行重点把握，从而有效的提高设计水平，确保钢结构的质量和安全性。

(1)结构布置。高层钢结构多以大层以上结构体系为主，在高层钢结构设计过程中，结构布置作为关键所在，通过将型钢、钢板连接可是焊接成构件，然后将若干个构件利用螺栓或是焊接的方式组装成钢结构。在具体设计过程中，需要根据整体结构体系与分体系之间的力学关系及机理来进行结构布置,以此来对结构的重要性、荷载特征。结构形式。应力状态、连接方法、钢材厚度及工作环境等因素进行综合分析，从而确呆设计的合理性，速结构布置更为科学。

(2)柯件设计。在高层钢结构设计过程中，构件设计作为其中较为关键的环节，在这个过程中需要重视材料的选择，尽可能保证所选择的材料具有较好的承载能力，这样整体承重结构才不会因为钢材自身的脑性受到破坏。在连接构件时，轴心受拉构件的刚度要保证，这样才能提高钢结构的稳定性。

3高层建筑结构设计要点

1、房屋的高宽比

对整个建筑进行抗倾覆稳定性验算，使地震作用下的倾覆力矩与相应的重力荷载在基础与地基交界面上的合力作用点，不应超出力矩作用方向抗倾覆构件基础边长的1/4。

加大建筑物下部几层的宽度，使其满足规范高宽比的限值，从而保证上部结构的稳定。使基础有足够的埋置深度。有些裙楼和高层主楼从地上到地下用变形缝彻底分开，导致主楼基础埋深不够，地震时会使建筑物发生滑移、整体倾斜甚至倾覆。

对于高宽比很大的高层建筑，建议采用桩基础，桩基础钢筋在承台内的锚固长度要足够大。因为桩是埋在土中的细长构件，由于桩土摩擦力的存在，桩的抗拔性能较好，从而能很好地抵抗上部结构的倾覆。避免采用天然地基或复合地基上的浅基础。

4建筑钢结构的抗火设计

(1)基于试验的抗火设计。基于试验的抗火设计是指对构件的保护层厚度由试验确定或者推算得来。以往的抗火设计工作实验数据不能保证准确性，首先，实验的火灾温度与实际的火灾温度存在较大的差异，其次，试验中没有考虑到不同的建筑结构之间共同合作的功效，实验考虑因素欠缺，出现了超强度的浪责性抗火设计。总之，由于抗火实验工作的欠缺，传统的抗火设计工作不能得到有效地落实。

(2)基于构件计算的抗火设计。-是采用确定的防火措施，设定一定的防火空间被置厚度:二是在确定防火措施下，计算出构件在耐火板限条件下的内部温度;三是采用在高温条件下的钢材料参数，就算出柯件在外荷载和温度作用下的内力;四是进行构件的耐火承载极限状态的验算;五是若最初设定的防火破置厚度不合适，那么就要调整防火被置厚度，然后重复以上步骤。

(3)基于结构性能的抗火设计

1)结构的整体在火灾中的作用。钢结构在火灾发生后容易坍塌，这其中，柱对于结构整体抗剧塌过程中发挥着重要作用。因此在实际设计工作中，可以对房梁的性能进行改良，改善建筑内部柱子的抗火性能。.

2)盟性理论的应用。在设计时，设计人员需要对火灾发生时刚性结构的形状变化曲线进行考虑，并针对曲线变化趋势来采取有效的措施，做好防范工作。

3)计算机漠拟以及有限元法。在建筑发生火灾时，会产生十分复杂的温度场，从而导致结构受邦膳胀。但由于温度场的非定常性，这就给理论分析带来较大的难度，再受制于试验费用高的制约，这吏计算机模拟成为必然趋势。

5为了解决目前国内钢结构施工存在的问题，必须采取具体的改进措施

(1)从企业外部因素来说，国家相关部门]应该积极制定各项鼓励政策,促进钢结构施工的良性健康发展。例如，可以对钢结构施工企业的资质等级进行管理，对于那些钢结构施I技术能力强、管理高的企业进行适当的奖励;在造价定额等方面要与钢结构施工发展相适应。

(2)从企业内部因素来说，由于国内目前的建筑市场已经实现市场化，要确保钢结构施工技术发展,必须确保企业能够适应市场的发展，提高企业的核心竞争力,加强企业钢结构施I的管理。良好的施I技术和管理是降低企业投资成本、提高企业经济效益的根本途径。就目前国内现状而言，要发展钢结构施工技术和管理,具体来说可通过下述几方面实现:第-,重视钢结构施工技术人才的培养。钢结构施工企业要持续、稳定、健康的发展，必须依靠逐渐积累的经验和技术才具有优势。虽然部门”企业可能具有经验丰富的老工人和技术人员，但是不能忽视对青年人的培养，尤其是具有专业技术的年轻人的;第二，钢结构施工企业要加强和科研机构的合作。对于超高层建筑物或具有较大跨度的结构施工中，仅仅依靠企业自身的力量难以有效解决施I难题,必须通过和设计院、科研机构等进行有效的合作。同时，在多数情况下，钢结构施工企业对于不同的问题可选择不同的合作机构，例如对于施工方案的优化问题可依靠企业进行;对于价值工程的研究可依靠与科研机构的合作来进行对于钢结构施工新工艺的常识，可通过和专业施工科研机构合作来进行，对于新材料的应用，可通过与供应商的合作来进行等。总的来说，钢结构施工企业要充分认识到科技生产力的重要性,充分利用社会各类机构的力量和成果，提高企业的核心竞争力和经济效益，第三，钢结构施工企业要密切关注行业发展动向，对于行业发展的新动态和管理新方向，要持续进行关注，要善于接受新信息，现代科技和交叉学科发展迅猛，新材料、技术、设备、软件等层出不穷，要密切关注行业发展动态，同时结合自身的实际情况消化吸收;第四，钢结构施工企业在持续的发展过程中，要不断对施I经验和技术成就进行总结,同时形成工法，在接下来的项目生产中推广使用。而上述所有这些措施都必须依靠充足的资金作为保障,基于此，企业应该设立专项资金,不断促进技术水平的提高，提高企业的核心竞争力和经济效益。

参考文献

[1]胡伟龙试论高层建筑钢结构的施I技术与构造[4.城市建设与商业网点.2017，(14):297-298.

[2]齐立军，王文胜.浅析钢结构建筑施工[的中小企业管理与科技,2017，(27):223