高层建筑钢结构设计的问题解析

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摘要：本文主要以高层建筑钢结构设计中应注意的问题解析为重点进行阐述，结合当下高层建筑钢结构设计实际情况为依据，首先分析高层建筑钢结构设计选择的优势，其次从设计建筑结构的参数、设计强柱弱梁、设计建筑物的抗震性能、设计建筑物钢结构的抗火体系几个方面深入说明并探讨高层建筑钢结构设计中应注意的问题，最后阐述高层建筑钢结构设计的有效措施，进一步强化高层建筑钢结构设计的实际成效和质量，旨意在为相关研究提供参考资料。

关键词：高层建筑；钢结构设计；相关问题；有效措施

1高层建筑钢结构设计选择的优势

将高层建筑钢结构和混凝土建筑结构进行对比，存在以下优势：首先是钢材料延性良好，且存在较强的抗震性。高层建筑的钢结构断面比较小，自重程度比较轻，对于地震区域的高层建筑设计存在促进作用[1]。此外，钢结构具备的延性要大于混凝土具备的延性，降低地震产生的影响，抵抗强烈地震变形性能比较大，降低建筑物在地震期间出现倒塌的概率。其次是施工速度相对快速。高层建筑的钢结构施工往往在工厂进行，大批量生产，归属于机械类型的制造范围。对于现场的实际安装，不需要铺设大规模的脚手架，选择压型钢板可以充当混凝土模版的长久性模版，不需要另外支设模版。加之钢结构的施工阶层在4d左右，而混凝土的结构施工阶层在6d左右，无形中增加施工时间，所以钢结构施工速度比较快。

2高层建筑钢结构设计中应注意的问题

（1）设计建筑结构的参数。钢结构存在的良好性能影响着建筑工程前期工艺设计的繁杂性，相关设计者要借助专业化的信息统计软件给予钢结构的诸多技术标准加以严格性的精密检测，需要真正掌握钢结构的质量检测，才可以科学的完成施工工作。具体的技术参数标准涉及水平荷载指数、结构的阻尼比例等[2]。比如水平荷载量，建筑在理想环境中，竖向荷载形式的水平形式荷载指数为零。然而和普遍的生活环境进行对比，往往会存在不同程度上的结构风荷载，处于水平方向上会影响到建筑物的稳定性，所以设计者要结合本地区的环境风荷载加以钢结构水平荷载体系的设置，防止引起建筑坍塌问题。（2）设计强柱弱梁。针对建筑物来说，稳定性比较重要，由于其决定着建筑物居住人们的生命安全，还影响到国家和区域的稳定程度，因此在实际的高层建筑过程中，以确保建筑物的稳定性为基础强化建筑主梁的实际稳定性。然而在大量的建筑结构材料选择和分析中，钢结构比较稳定。所以强柱弱梁的设计十分关键，因为其硬度和柱子自身的稳定性存在关联，且在墙梁的建设中，只要选择质量轻的柱子进行施工即可，并且要保证建材料的质量，以免出现建筑坍塌事件，所以在建筑物的钢结构设计中要思考柱子和梁具备的整体性。（3）设计建筑物的抗震性能。在影响巨大的汶川地震背景下，我国给予地震的重视程度逐步加强，特别是建筑层面。并且我国存在于环太平洋地震带太平洋板块与亚洲板块的交接位置，地震事件的出现不可避免，因此在地震出现时降低人员和财产的损失，应该确保高层建筑存在较强的防震性，所以在实际的钢结构设计上要关注抗震效果的设计[3]。选择质量轻便的建筑材料，最好避开地区相对奇异的区域，防止环境条件给建筑物的稳定性造成影响。（4）设计建筑物钢结构的抗火体系。建筑物钢结构使用的钢材即便以非燃烧性材料为主，然而由于钢材料处于高温环境下对应的膨胀指数比较高，以致于出现钢材变形现象，与此同时钢材存在一定的导热性能，会加快火势的蔓延。若温度达到一定量，甚至出现爆炸的情况，因此建筑钢结构的设计者要关注钢材料的抗火性能设置，在材料选取的过程中思考钢材具备的熔点以及钢材的抗火性，由此对于硬件的设施降低钢结构材料的引燃或者引爆事故出现概率，并且在设计过程中要减少电路交叉情况的出现，保证电路和钢材之间存在的距离足够科学。

3高层建筑钢结构设计的有效措施

（1）选型和布设高层建筑钢结构。对于高层建筑的钢结构设计型号选择，应该全方位的思考附近环境和材料质量，并且在内部设计过程中思考不同位置上需求的建筑材料，因地制宜的完善高层建筑的结构，不可以由于成本的节约选择相同类型的建筑材料，这是因为不同类型的建筑物具体位置和结构需求存在不同，与此同时不同类型的建筑物墙面和柱子以及墙梁给予力的需求存在不同，所以要结合不同类型建筑物的建设力度和强度合理选择钢结构型号。（2）构件截面的有效估算。高层建筑物钢结构的布设结束之后，应该给予构件截面进行初步形式上的估算，重点是假设高层建筑物的梁柱以及支撑断面尺寸，并且钢梁的选择可以是扎制或者H型截面，估算的建筑物构件截面工作内容涉及：支座和载荷的估算，明确截面实际高度，找到翼缘宽度[4]，结合截面的具体高度和宽度进行板件厚度的估算。（3）构件技术的设置。高层建筑物的构件施工技术要点是选择材料，在施工之前明确施工监督机制，确保建筑施工的材料质量足够高，与此同时保证施工期间材料的质量使用问题和相关技术问题，最好安排专业施工者进行施工工作，提高高层建筑的构件设计实效性。除此之外，节点施工技术。高层建筑的钢结构设计中要关注节点施工技术，结合传力的基本特征分类成铰接、半刚接和刚接类型，不同类型的连接手段给予结构存在不同的影响力，节点设计重点涉及几个层面，首先是焊接，焊接涉及焊缝的形式和尺寸存在严格化的设置，在焊接期间应该严格遵守，且焊条和金属连接的材料进行匹配。栓接技术，建筑钢结构的连接传力螺栓往往是高强度的螺栓，作用在10.9强度等级的钢结构中，螺栓的类型可以设置成连接型以及扭剪型[5]；梁腹板，验算栓孔位置具备的腹板抗剪净截面，且在连接高强度承压型螺栓期间要盐酸局部孔壁存在的承压能力；最后是连接板，把梁腹板进行四毫米厚度的增加，稳定的对抗剪净截面进行计算，节点技术操作还要思考螺栓的安装以及现场施工焊接流程等等。

4结束语

综上所述，开展高层建筑钢结构设计中应注意的问题研究活动具有十分重要的现实意义和价值，高层建筑钢结构的实际设计过程中，相关人员要给予其较大的关注，认知建筑钢结构设计的优势要点，制定建筑钢结构的施工计划，不断提升钢结构设计的规范性，彰显高层建筑施工建设的价值。

参考文献

[1]胡巨茗，徐余.高层建筑钢结构设计过程中的隐患分析及应对措施[J].建筑•建材•装饰，2017（4）：10.

[2]刘蒙.超高层建筑钢结构设计及计算分析[J].建筑技术开发，2018（11）：25.

[3]胡秋艳，刘洪玉.对于建筑钢结构设计的重要性解析[J].环球市场，2017（10）：32.

[4]李斌.浅析高层钢结构建筑的设计与安装分析[J].祖国，2017（17）：64.

作者：甄彩花 单位：华汇工程设计集团股份有限公司