高層建筑鋼結構設計的問題解析

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摘要：本文主要以高層建筑鋼結構設計中應注意的問題解析為重點進行闡述，結合當下高層建筑鋼結構設計實際情況為依據，首先分析高層建筑鋼結構設計選擇的優(yōu)勢，其次從設計建筑結構的參數、設計強柱弱梁、設計建筑物的抗震性能、設計建筑物鋼結構的抗火體系幾個方面深入說明并探討高層建筑鋼結構設計中應注意的問題，最后闡述高層建筑鋼結構設計的有效措施，進一步強化高層建筑鋼結構設計的實際成效和質量，旨意在為相關研究提供參考資料。

關鍵詞：高層建筑；鋼結構設計；相關問題；有效措施

1高層建筑鋼結構設計選擇的優(yōu)勢

將高層建筑鋼結構和混凝土建筑結構進行對比，存在以下優(yōu)勢：首先是鋼材料延性良好，且存在較強的抗震性。高層建筑的鋼結構斷面比較小，自重程度比較輕，對于地震區(qū)域的高層建筑設計存在促進作用[1]。此外，鋼結構具備的延性要大于混凝土具備的延性，降低地震產生的影響，抵抗強烈地震變形性能比較大，降低建筑物在地震期間出現倒塌的概率。其次是施工速度相對快速。高層建筑的鋼結構施工往往在工廠進行，大批量生產，歸屬于機械類型的制造范圍。對于現場的實際安裝，不需要鋪設大規(guī)模的腳手架，選擇壓型鋼板可以充當混凝土模版的長久性模版，不需要另外支設模版。加之鋼結構的施工階層在4d左右，而混凝土的結構施工階層在6d左右，無形中增加施工時間，所以鋼結構施工速度比較快。

2高層建筑鋼結構設計中應注意的問題

（1）設計建筑結構的參數。鋼結構存在的良好性能影響著建筑工程前期工藝設計的繁雜性，相關設計者要借助專業(yè)化的信息統(tǒng)計軟件給予鋼結構的諸多技術標準加以嚴格性的精密檢測，需要真正掌握鋼結構的質量檢測，才可以科學的完成施工工作。具體的技術參數標準涉及水平荷載指數、結構的阻尼比例等[2]。比如水平荷載量，建筑在理想環(huán)境中，豎向荷載形式的水平形式荷載指數為零。然而和普遍的生活環(huán)境進行對比，往往會存在不同程度上的結構風荷載，處于水平方向上會影響到建筑物的穩(wěn)定性，所以設計者要結合本地區(qū)的環(huán)境風荷載加以鋼結構水平荷載體系的設置，防止引起建筑坍塌問題。（2）設計強柱弱梁。針對建筑物來說，穩(wěn)定性比較重要，由于其決定著建筑物居住人們的生命安全，還影響到國家和區(qū)域的穩(wěn)定程度，因此在實際的高層建筑過程中，以確保建筑物的穩(wěn)定性為基礎強化建筑主梁的實際穩(wěn)定性。然而在大量的建筑結構材料選擇和分析中，鋼結構比較穩(wěn)定。所以強柱弱梁的設計十分關鍵，因為其硬度和柱子自身的穩(wěn)定性存在關聯，且在墻梁的建設中，只要選擇質量輕的柱子進行施工即可，并且要保證建材料的質量，以免出現建筑坍塌事件，所以在建筑物的鋼結構設計中要思考柱子和梁具備的整體性。（3）設計建筑物的抗震性能。在影響巨大的汶川地震背景下，我國給予地震的重視程度逐步加強，特別是建筑層面。并且我國存在于環(huán)太平洋地震帶太平洋板塊與亞洲板塊的交接位置，地震事件的出現不可避免，因此在地震出現時降低人員和財產的損失，應該確保高層建筑存在較強的防震性，所以在實際的鋼結構設計上要關注抗震效果的設計[3]。選擇質量輕便的建筑材料，最好避開地區(qū)相對奇異的區(qū)域，防止環(huán)境條件給建筑物的穩(wěn)定性造成影響。（4）設計建筑物鋼結構的抗火體系。建筑物鋼結構使用的鋼材即便以非燃燒性材料為主，然而由于鋼材料處于高溫環(huán)境下對應的膨脹指數比較高，以致于出現鋼材變形現象，與此同時鋼材存在一定的導熱性能，會加快火勢的蔓延。若溫度達到一定量，甚至出現爆炸的情況，因此建筑鋼結構的設計者要關注鋼材料的抗火性能設置，在材料選取的過程中思考鋼材具備的熔點以及鋼材的抗火性，由此對于硬件的設施降低鋼結構材料的引燃或者引爆事故出現概率，并且在設計過程中要減少電路交叉情況的出現，保證電路和鋼材之間存在的距離足夠科學。

3高層建筑鋼結構設計的有效措施

（1）選型和布設高層建筑鋼結構。對于高層建筑的鋼結構設計型號選擇，應該全方位的思考附近環(huán)境和材料質量，并且在內部設計過程中思考不同位置上需求的建筑材料，因地制宜的完善高層建筑的結構，不可以由于成本的節(jié)約選擇相同類型的建筑材料，這是因為不同類型的建筑物具體位置和結構需求存在不同，與此同時不同類型的建筑物墻面和柱子以及墻梁給予力的需求存在不同，所以要結合不同類型建筑物的建設力度和強度合理選擇鋼結構型號。（2）構件截面的有效估算。高層建筑物鋼結構的布設結束之后，應該給予構件截面進行初步形式上的估算，重點是假設高層建筑物的梁柱以及支撐斷面尺寸，并且鋼梁的選擇可以是扎制或者H型截面，估算的建筑物構件截面工作內容涉及：支座和載荷的估算，明確截面實際高度，找到翼緣寬度[4]，結合截面的具體高度和寬度進行板件厚度的估算。（3）構件技術的設置。高層建筑物的構件施工技術要點是選擇材料，在施工之前明確施工監(jiān)督機制，確保建筑施工的材料質量足夠高，與此同時保證施工期間材料的質量使用問題和相關技術問題，最好安排專業(yè)施工者進行施工工作，提高高層建筑的構件設計實效性。除此之外，節(jié)點施工技術。高層建筑的鋼結構設計中要關注節(jié)點施工技術，結合傳力的基本特征分類成鉸接、半剛接和剛接類型，不同類型的連接手段給予結構存在不同的影響力，節(jié)點設計重點涉及幾個層面，首先是焊接，焊接涉及焊縫的形式和尺寸存在嚴格化的設置，在焊接期間應該嚴格遵守，且焊條和金屬連接的材料進行匹配。栓接技術，建筑鋼結構的連接傳力螺栓往往是高強度的螺栓，作用在10.9強度等級的鋼結構中，螺栓的類型可以設置成連接型以及扭剪型[5]；梁腹板，驗算栓孔位置具備的腹板抗剪凈截面，且在連接高強度承壓型螺栓期間要鹽酸局部孔壁存在的承壓能力；最后是連接板，把梁腹板進行四毫米厚度的增加，穩(wěn)定的對抗剪凈截面進行計算，節(jié)點技術操作還要思考螺栓的安裝以及現場施工焊接流程等等。

4結束語

綜上所述，開展高層建筑鋼結構設計中應注意的問題研究活動具有十分重要的現實意義和價值，高層建筑鋼結構的實際設計過程中，相關人員要給予其較大的關注，認知建筑鋼結構設計的優(yōu)勢要點，制定建筑鋼結構的施工計劃，不斷提升鋼結構設計的規(guī)范性，彰顯高層建筑施工建設的價值。

參考文獻

[1]胡巨茗，徐余.高層建筑鋼結構設計過程中的隱患分析及應對措施[J].建筑•建材•裝飾，2017（4）：10.

[2]劉蒙.超高層建筑鋼結構設計及計算分析[J].建筑技術開發(fā)，2018（11）：25.

[3]胡秋艷，劉洪玉.對于建筑鋼結構設計的重要性解析[J].環(huán)球市場，2017（10）：32.

[4]李斌.淺析高層鋼結構建筑的設計與安裝分析[J].祖國，2017（17）：64.

作者：甄彩花 單位：華匯工程設計集團股份有限公司