高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題解析

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

關(guān)鍵詞：高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計；相關(guān)問題；有效措施

1高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇的優(yōu)勢

將高層建筑鋼結(jié)構(gòu)和混凝土建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)計存在促進作用[1]。此外，鋼結(jié)構(gòu)具備的延性要大于混凝土具備的延性，降低地震產(chǎn)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(xiàn)倒塌的概率。其次是施工速度相對快速。高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工往往在工廠進行，大批量生產(chǎn)，歸屬于機械類型的制造范圍。對于現(xiàn)場的實際安裝，不需要鋪設(shè)大規(guī)模的腳手架，選擇壓型鋼板可以充當(dāng)混凝土模版的長久性模版，不需要另外支設(shè)模版。加之鋼結(jié)構(gòu)的施工階層在4d左右，而混凝土的結(jié)構(gòu)施工階層在6d左右，無形中增加施工時間，所以鋼結(jié)構(gòu)施工速度比較快。

2高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

（1）設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)。鋼結(jié)構(gòu)存在的良好性能影響著建筑工程前期工藝設(shè)計的繁雜性，相關(guān)設(shè)計者要借助專業(yè)化的信息統(tǒng)計軟件給予鋼結(jié)構(gòu)的諸多技術(shù)標準加以嚴格性的精密檢測，需要真正掌握鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測，才可以科學(xué)的完成施工工作。具體的技術(shù)參數(shù)標準涉及水平荷載指數(shù)、結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)風(fēng)荷載，處于水平方向上會影響到建筑物的穩(wěn)定性，所以設(shè)計者要結(jié)合本地區(qū)的環(huán)境風(fēng)荷載加以鋼結(jié)構(gòu)水平荷載體系的設(shè)置，防止引起建筑坍塌問題。（2）設(shè)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(chǔ)強化建筑主梁的實際穩(wěn)定性。然而在大量的建筑結(jié)構(gòu)材料選擇和分析中，鋼結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。所以強柱弱梁的設(shè)計十分關(guān)鍵，因為其硬度和柱子自身的穩(wěn)定性存在關(guān)聯(lián)，且在墻梁的建設(shè)中，只要選擇質(zhì)量輕的柱子進行施工即可，并且要保證建材料的質(zhì)量，以免出現(xiàn)建筑坍塌事件，所以在建筑物的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中要思考柱子和梁具備的整體性。（3）設(shè)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(xiàn)不可避免，因此在地震出現(xiàn)時降低人員和財產(chǎn)的損失，應(yīng)該確保高層建筑存在較強的防震性，所以在實際的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計上要關(guān)注抗震效果的設(shè)計[3]。選擇質(zhì)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(shè)計建筑物鋼結(jié)構(gòu)的抗火體系。建筑物鋼結(jié)構(gòu)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(yīng)的膨脹指數(shù)比較高，以致于出現(xiàn)鋼材變形現(xiàn)象，與此同時鋼材存在一定的導(dǎo)熱性能，會加快火勢的蔓延。若溫度達到一定量，甚至出現(xiàn)爆炸的情況，因此建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計者要關(guān)注鋼材料的抗火性能設(shè)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(shè)施降低鋼結(jié)構(gòu)材料的引燃或者引爆事故出現(xiàn)概率，并且在設(shè)計過程中要減少電路交叉情況的出現(xiàn)，保證電路和鋼材之間存在的距離足夠科學(xué)。

3高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效措施

（1）選型和布設(shè)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)。對于高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計型號選擇，應(yīng)該全方位的思考附近環(huán)境和材料質(zhì)量，并且在內(nèi)部設(shè)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(jié)合不同類型建筑物的建設(shè)力度和強度合理選擇鋼結(jié)構(gòu)型號。（2）構(gòu)件截面的有效估算。高層建筑物鋼結(jié)構(gòu)的布設(shè)結(jié)束之后，應(yīng)該給予構(gòu)件截面進行初步形式上的估算，重點是假設(shè)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(gòu)件截面工作內(nèi)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(jié)合截面的具體高度和寬度進行板件厚度的估算。（3）構(gòu)件技術(shù)的設(shè)置。高層建筑物的構(gòu)件施工技術(shù)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(zhì)量足夠高，與此同時保證施工期間材料的質(zhì)量使用問題和相關(guān)技術(shù)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(gòu)件設(shè)計實效性。除此之外，節(jié)點施工技術(shù)。高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中要關(guān)注節(jié)點施工技術(shù)，結(jié)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(jié)構(gòu)存在不同的影響力，節(jié)點設(shè)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(shè)置，在焊接期間應(yīng)該嚴格遵守，且焊條和金屬連接的材料進行匹配。栓接技術(shù)，建筑鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中，螺栓的類型可以設(shè)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(shù)操作還要思考螺栓的安裝以及現(xiàn)場施工焊接流程等等。

4結(jié)束語

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

參考文獻

[1]胡巨茗，徐余.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的隱患分析及應(yīng)對措施[J].建筑•建材•裝飾，2017（4）：10.

[2]劉蒙.超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2018（11）：25.

[3]胡秋艷，劉洪玉.對于建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計與安裝分析[J].祖國，2017（17）：64.

作者：甄彩花 單位：華匯工程設(shè)計集團股份有限公司