多高层建筑钢结构设计结构设计中高层建筑的问题及措施研究 落伍网

蒋国斌

[摘 要]目前，高层建筑已成为城市的主要形式。该钢结构具有跨度大、施工速度快、造价低等特点，在高层建筑中广泛应用。因此，有必要做好高层建筑钢结构设计，把结构质量、安全性、经济性和施工进度等因素结合起来，确保科学合理的设计，使钢结构的质量、安全和效率处于最佳状态。

[关键词]高层建筑；钢结构设计；安全

中图分类号：TU973.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0142-01

前言

随着经济建设的不断发展，我国各个城市中大兴建设，而钢结构则在这些高楼大厦中发挥无可替代的作用。钢结构由于其具有较好的整体特性，施工周期短、对环境影响小、自重轻等诸多优点，在当前的高层建筑结构中得以广泛的应用。

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塑性材料。钢结构主要是由多个构件进行组成而成。利用焊接或是螺栓连接等方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，其自身表现也一定的隐脆性，这在高层建设钢结构设计时需要对这点要给予充分考虑。

2 高层钢结构设计中较为常见的安全隐患

2.1 建筑结构空间布局不合理

钢结构在设计前期，如果设计人员没有对业主对于建筑物的使用要求进行充分的调研，而只凭自己主观或是套用固定的设计方案进行设计，那么所设计出来的结构则可能无法满足业主的要求，同时在安全上也会留下了隐患。另外就是建筑空间布局这对结构的功能性将会产生较大的影响同时如果空间布局，不合理还会无形中导致建设成本的增加对整体建筑的寿命也会产生较大的影响。

2.2 建筑的抗震性能达不到要求

目前我国已进入到地震的高发期，相继发生的地震给我们人民生命和财产都带来了较严重的损害。在建筑的抗震性能上我国有明确的设计规范。但在具体设计过程中，部分业主为了有效的降低工程的造价觉得钢结构自身就具有较好的抗震性能，于是在建筑的防震等级上人为的进行降低，从而导致建筑存在着较大的安全隐患高层钢结构建筑的抗震性能不能满足要求。所以在地震灾害发生时，会导致一些节点连接处由于应力集中而導致破坏，这是地震中建筑物破坏的最主要原因。同时在钢结构设计中对钢结构的低周疲劳、构件的宽厚及塑性设计上都缺乏周全的考虑从而导致地震发生时一些局部构件。由于失去支撑而导致整体结构受到破坏，另外在钢结构设计过程中加效果造型不合理或是存在薄弱的地方这样在地震来临时会导致钢结构发生坍塌造成最为严重的破坏发生。

2.3 设计过程中过分追求经济性

在高层建筑项目中其整体造价中钢结构则占有较大的比例，大家都知道钢材的价格一直居高不下，这样就导致高层钢结构施工成本的不断上升，在这种情况下，业主为了追求利润的最大化就会要求设计单位或是聘请第三方来对用钢量进行控制或是对原有设计进行优化，减少钢结构中的用钢量。用钢量的减少，即使在设计计算上能够满足建筑的安全要求，但整体建筑的抗震性能和抗冲击性能都会有所减弱。在正常条件下建筑的安全性不会有大的问题，一旦发生地震这种特殊的荷载，极易导致建筑物的梁和柱等部位发生开裂，发生严重时可以致使结构出现坍塌。

3 科学进行高层建筑钢结构设计的要点

3.1 选择合理的结构方案

高层建筑的结构设计不仅要具有较高的经济性，更要满足使用性及合理性，因此在进行高层建筑结构设计时，首先就要选取一种既可行又满足较好经济性的结构形式及体系。其中要注意如下问题：首先在同一结构单元中，最好不要混合使用不同的结构体系，同时还要综合考虑使用要求、地理环境及施工条件等实际情况，还要协调好建筑电气及水暖等配套设施的设计，从而选择最优的建筑结构体系。

3.2 选择合适的基础方案

基础设计应根据工程地质条件、上部结构类型与载荷分布、相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析，选择经济合理的基础方案，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告，对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。

3.3 结构设计参数

在高层建筑钢结构设计中，钢结构的优质性，在一定程度上决定了其本身的设计工艺需要复杂的程序。在进行高层建筑钢结构设计工作中，设计师需要利用专业的数据统计软件对钢结构进行技术指标分析，将各项技术指标的分析形成报告，并进行严格、精密的技术测试，确保钢结构的质量符合建筑行业的施工标准。结构设计参数是否符合建筑施工标准，直接影响着高层建筑的安全性能。因此，如何结合高层建筑的施工要求，重视结构设计参数设计与检测具有一定的现实意义。

3.4 强调弱梁强柱的设计

稳定性和安全性室高层建筑钢结构设计遵循的首要原则，它不仅关系到人们的生命财产的安全，更关系到国家地区的安全稳定。因此在建筑钢结构设计中，必须以稳定性和安全性放在第一位。而高层建筑的主要承受力是主梁柱，这就要求我们在对高层建筑结构的设计中，必须保证主梁柱的稳定性。在实际应用中，由于柱子的材料主要是钢材，其刚度足以保证建筑的稳定性，在墙梁的设计建造中，就可以弱化，选用质量相对较轻的材料进行建设，这样在保证整个建筑质量的同时，还能减轻高层建筑的重量，有效的避免了自重过重而造成的坍塌事故。因此，在对高层建筑钢结构设计中应当注意强调强柱弱梁的设计，并注意考虑梁柱的整体性。

3.5 钢结构的节点设计

在钢结构设计中，节点设计既是其重要组成部分，又是整个设计环境中的关键环节。一般而言，以传力为特点可将节点分为三种，即半刚接、铰接以及刚接。同时，连接方式不同，对结构的影响也大不相同。通常，钢结构中节点的设计主要包括焊接、栓接、梁腹板以及连接板这四个方面。其中，在焊接方面，焊接的焊缝形式与尺寸均有非常严格的规定；在栓接方面，连接高层建筑钢结构的传力螺栓一般使用高强螺栓，并适合选择10.9s强度等级；在梁腹板方面，对栓孔位置的腹板抗剪净截面实施验算，连接高强承压型螺栓还要对局部孔壁的承压能力进行验算；而在连接板方面，应在梁腹板的基础上增加4mm。

3.6 钢结构建筑的抗震设计

一直以来，钢结构建筑的抗震设计，都是高层建筑钢结构设计中应注意的问题。我国是一个多地震的国家，在地震区进行建设各种工程项目，通常都会采用钢筋混凝土进行施工，以降低高层建筑在地震等灾害中受到严重损失。相对而言，钢结构更加适合高层建筑的发展。结合建筑工程所处的地理环境及施工技术，重视钢结构建筑的抗震设计，可以有效的降低高层建筑出现安全隐患的可能性。因此，在进行高层建筑的施工时，充分考虑钢结构建筑的抗震设计具有一定的意义。

结束语

总之，高层建筑钢结构设计在工程中有着至关重要的作用。随着我国的整体技术水平的提高，高层建筑钢结构存在的问题会逐渐解决、克服，高层建筑钢结构的应用也会越来越广泛，将给钢结构建筑带来无限的前景，不但加快我国的建筑行业发展，也更好的适应国际之间的竞争关系。

参考文献

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