高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)中應(yīng)注意的問題解析為重點(diǎn)進(jìn)行闡述，結(jié)合當(dāng)下高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際情況為依據(jù)，首先分析高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇的優(yōu)勢(shì)，其次從設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)、設(shè)計(jì)強(qiáng)柱弱梁、設(shè)計(jì)建筑物的抗震性能、設(shè)計(jì)建筑物鋼結(jié)構(gòu)的抗火體系幾個(gè)方面深入說明并探討高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，最后闡述高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效措施，進(jìn)一步強(qiáng)化高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)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(jì)；相關(guān)問題；有效措施

1高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇的優(yōu)勢(shì)

將高層建筑鋼結(jié)構(gòu)和混凝土建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，存在以下優(yōu)勢(shì)：首先是鋼材料延性良好，且存在較強(qiáng)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(duì)于地震區(qū)域的高層建筑設(shè)計(jì)存在促進(jìn)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(qiáng)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(duì)快速。高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工往往在工廠進(jìn)行，大批量生產(chǎn)，歸屬于機(jī)械類型的制造范圍。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(zhǎng)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(shí)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(jì)中應(yīng)注意的問題

（1）設(shè)計(jì)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(jì)的繁雜性，相關(guān)設(shè)計(jì)者要借助專業(yè)化的信息統(tǒng)計(jì)軟件給予鋼結(jié)構(gòu)的諸多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)加以嚴(yán)格性的精密檢測(cè)，需要真正掌握鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測(cè)，才可以科學(xué)的完成施工工作。具體的技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行對(duì)比，往往會(huì)存在不同程度上的結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載，處于水平方向上會(huì)影響到建筑物的穩(wěn)定性，所以設(shè)計(jì)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(jì)強(qiáng)柱弱梁。針對(duì)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(guó)家和區(qū)域的穩(wěn)定程度，因此在實(shí)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(qiáng)化建筑主梁的實(shí)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(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，因?yàn)槠溆捕群椭幼陨淼姆€(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(jìn)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(jì)中要思考柱子和梁具備的整體性。（3）設(shè)計(jì)建筑物的抗震性能。在影響巨大的汶川地震背景下，我國(guó)給予地震的重視程度逐步加強(qiáng)，特別是建筑層面。并且我國(guó)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(shí)降低人員和財(cái)產(chǎn)的損失，應(yīng)該確保高層建筑存在較強(qiáng)的防震性，所以在實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要關(guān)注抗震效果的設(shè)計(jì)[3]。選擇質(zhì)量輕便的建筑材料，最好避開地區(qū)相對(duì)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(jì)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(duì)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(shí)鋼材存在一定的導(dǎo)熱性能，會(huì)加快火勢(shì)的蔓延。若溫度達(dá)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(jì)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(diǎn)以及鋼材的抗火性，由此對(duì)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(jì)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(jì)的有效措施

（1）選型和布設(shè)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)。對(duì)于高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型號(hào)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(jì)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?yàn)椴煌愋偷慕ㄖ锞唧w位置和結(jié)構(gòu)需求存在不同，與此同時(shí)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(qiáng)度合理選擇鋼結(jié)構(gòu)型號(hào)。（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(jìn)行初步形式上的估算，重點(diǎn)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(shí)際高度，找到翼緣寬度[4]，結(jié)合截面的具體高度和寬度進(jìn)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(diǎn)是選擇材料，在施工之前明確施工監(jiān)督機(jī)制，確保建筑施工的材料質(zhì)量足夠高，與此同時(shí)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(jìn)行施工工作，提高高層建筑的構(gòu)件設(shè)計(jì)實(shí)效性。除此之外，節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)。高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要關(guān)注節(jié)點(diǎn)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(diǎn)設(shè)計(jì)重點(diǎn)涉及幾個(gè)層面，首先是焊接，焊接涉及焊縫的形式和尺寸存在嚴(yán)格化的設(shè)置，在焊接期間應(yīng)該嚴(yán)格遵守，且焊條和金屬連接的材料進(jìn)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(qiáng)度的螺栓，作用在10.9強(qiáng)度等級(jí)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(yàn)算栓孔位置具備的腹板抗剪凈截面，且在連接高強(qiáng)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(jìn)行四毫米厚度的增加，穩(wěn)定的對(duì)抗剪凈截面進(jìn)行計(jì)算，節(jié)點(diǎn)技術(shù)操作還要思考螺栓的安裝以及現(xiàn)場(chǎng)施工焊接流程等等。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，開展高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題研究活動(dòng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員要給予其較大的關(guān)注，認(rèn)知建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)要點(diǎn)，制定建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工計(jì)劃，不斷提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性，彰顯高層建筑施工建設(shè)的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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

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[4]李斌.淺析高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)與安裝分析[J].祖國(guó)，2017（17）：64.

作者：甄彩花 單位：華匯工程設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司