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1、关于高层建筑钢结构设计的一些探讨摘要：钢结构是指采用焊接、铆接或螺栓连接等技术把钢板和型钢连接到一起的一种工程结构。目前，钢结构因具有自重轻、强度高、工业化程度高等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用。然而钢结构设计的好坏直接影响到建筑物的质量安全，这就要求设计人员在钢结构设计上深入地研究和分析，做出合理的设计方案，保证建筑质量和安全。本文通过分析高层建筑钢结构设计的原则和应注意的问题，在此基础上探讨了高层建筑钢结构设计的要点。关键词：高层建筑；钢结构设计；问题前言城市化发展的加速，促使高层建筑结构体系也在不断地更新，其中钢结构自身具备较强的抗震能力和高强度特点，能够有效保证建筑的稳定性。但鉴于
2、不同建筑钢结构工程设计工作条件和要求的差异性，这就要求设计人员根据实际工程的主客观情况，予以灵活的应用，以保证这些设计方法发挥实效性功能，保证钢结构工程设计工作科学有序地开展。1高层建筑钢结构设计的原则1.1科学合理选择基础方案在开展项目施工之前，应详细了解施工所在地的地质、地貌条件，在此基础上合理设计基础方案。此外，设计人员还必须全面掌握高层建筑项目的结构类型、荷载分布，以便于能够全面、仔细的分析高层建筑施工条件、施工影响因素等各方面条件，最终确保所学基础方案合理性、科学性。1.2选择合理的计算简图高层建筑结构设计的计算应该按照计算简图来进行，因此计算简图不得发生任何误差，否则会引起高层建筑
3、结构设计的不合理，进而造成高层建筑的一些安全问题。因此，在设计高层建筑结构设计时，要建立在安全基础之上选择合理的计算简图。1.3选择科学合理的设计方案高层建筑项目在建设之前，必须要全面考虑设计方案的可行性，是否满足结构设计的经济性原则，是否严格遵循建筑结构体系原则，此外，为保障结构设计的合理，在高层建筑结构设计时，一定要注重建筑结构的传力简单以及受力明确。2高层建筑钢结构设计应注意的一些问题2.1结构设计参数在钢结构建筑投入施工之前，设计人员首先需要借助专业的数据统计软件对钢结构的各项技术指标进行严格精密的测试，只有钢结构在质量检测合格的情况下，才能真正投入大量生产，再应用于施工中。具体的技术
4、参数指标主要包括水平荷载系数、抗震强度系数和结构的阻尼比等等。以水平荷载为例，建筑处于理想环境下，只有竖向荷载而水平荷载为零。但在正常生活环境中，一般都会存在不同程度的风荷载，在水平方向上将会对建筑的稳定性有所影响，设计师就需要根据当地环境可能的最大风荷载进行钢结构水平荷载系数的设计，以免出现建筑稳定性不佳而坍塌的事故。2.2强柱弱梁的设计稳定性是钢结构设计中的突出问题，因此在高层建筑的建设过程之中，首先要保证主梁的稳定性，而强柱弱梁的设计是极其关键的，因此在高层建筑结构的建造过程之中，一般选用钢材作为柱子的材料，主要因为其硬度能够足以保证柱子的稳定性。而对于墙梁的建造，可以选用质量较为轻的材
5、料进行施工，防止坍塌事件的发生，因而我们在设计的时候一定要综合考虑柱与梁的整体性。2.3钢结构建筑的防火设计钢结构的钢材虽然属于非燃烧材料，但是一旦在高温的影响下，钢材料就会急剧膨胀，从而造成钢材的变形，而且钢材具有良好的导热性，会导致火势的蔓延，而且一旦达到一定的温度之后还会引起爆炸。所以我们必须要注意钢材料的抗火设计，在选用材料的时候一定要考虑到钢材的熔点以及它的抗火性，这样我们就在硬件设计上大大的减少了钢结构钢材的引燃、引爆的事件发生；另一方面，我们在设计的时候要避免电路的交叉，以及电路与钢材之间的距离。2.4钢结构建筑的抗震设计由于地震的发生对人们身体以及财产的伤害会产生严重的影响，因
6、此就必须保证高层建筑具有防震性。在高层建筑钢结构设计的过程之中，我们要增加抗震的设计，尽量在保证建筑材料质量的同时使用重量较为轻便的材料，同时在建筑结构设计的时候一定注意，尽量避开一些地势较为奇异的地区，因为这样就可以避免环境因素而带来的伤害。3加强高层钢结构设计的措施3.1钢结构的选型与布置钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要。结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑，一般的说要刚度均匀。尽可能限制大荷载或移动
7、荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础。3.2预估截面在完成结构布置后，对构件截面进行初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。钢梁可选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/201/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按1/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。柱截面按长细比预估，通常在50到150之间，简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同，可选择钢管或h型钢截面等。3.3节点设计节点设计是钢结构设计中尤为重要的一部分，应在考
8、虑设计的安全性、合理性和经济性原则的基础上，尽量减少或避免施工现场的焊缝连接，保证节点设计安全和有效的对材料的利用。钢节点按照受力程度和力量传导的特点可以分为铰节点、刚性节点和半刚性节点，但在实际的施工过程中，并不是所有节点连接的都采用刚性节点和铰节点技术，而是要根据实际情况进行具体问题具体分析，使安全性和利益性实现最大化。此外，节点设计还需要考虑的是考虑螺栓的安装、现场焊接等工作空间与吊装构件的具体顺序等。3.4提高钢结构的耐火性设计由于纯钢结构的耐火性比较差，但是可以适当结合混凝土组成混合构件，或在一些关键部位直接采用钢筋混凝土结构。例如柱子可以采用钢管混凝土柱，这样可以很有效提高耐火极限
9、，而且钢管直径（或边长）越大，耐火时间越长，直径500mm的圆钢管混凝土柱，当涂敷厚15mm的隔热型防火涂料时即可满足3h的耐火时间。而像楼板和楼梯这样对防火要求较高的构件还是应该尽可能采用钢筋混凝土结构。3.5钢结构建筑的抗震设计钢结构建筑抗震设计时，应根据设防烈度、结构类型和房屋高度，采用不同的地震作用效应调整系数，并采取不同的抗震构造措施。首先，结构刚柔度的选择应该结合结构的具体高度、体系和场地条件进行综合判断，使结构在满足变形要求的同时具有足够的刚度。受弯钢构件的板件局部稳定可以通过限制板件宽厚比，使之达到屈曲的极限承载能力，不在构件整体失效前屈曲；或者允许板件在构件整体失效前屈曲，然
10、后利用其屈曲后强度达到构件的承载能力。其次，高层钢结构应采用全刚接框架，当结构刚度不足时，可采用中心支撑框架、钢框筒等结构形式，在高烈度区宜采用偏心支撑框架和钢框筒结构。最后，加强各构件之间的连接，以保证结构的整体性，抗震支承系统应保证地震作用时结构的稳定。4结语总之，钢结构建筑安全稳定且施工方便简捷，在现代建筑施工中得到了广泛的应用，但在实际设计和施工中仍存在着许多问题，要想整体上提高我国钢结构的工程质量就必须解决钢结构建筑设计中的不足，加强建筑的稳定性设计和安全性设计，确保钢结构建筑的安全性和可靠性。参考文献：1张念华.关于钢结构建筑设计的稳定性分析J.中国新技术新产品，2014（03）2滕宝权.浅析高层建筑钢结构工程设计J.山东工业技术，2014（2）
