高层建筑钢结构设计中的关键问题分析.doc

1、1高层建筑钢结构设计中的关键问题分析摘 要：在高层建筑中，钢结构是其重要的组成部分。而钢结构是否合理直接关系到钢结构设计的科学性和合理性。同时，伴随着高层建筑钢结构的快速发展，其钢结构在设计方面存在着关键性问题。因此，对高层建筑钢结构设计中的关键问题进行分析，有着重要的意义。 关键词：高层建筑；钢结构设计；关键问题 随着我国社会经济的快速发展以及现代化进程的加快，我国建筑行业取得了较大的发展。而随着各种科学技术的发展，高层建筑的建造早已成为现实。随之而来的是，人们对高层建筑施工质量的要求越来越高。又钢结构设计是高层建筑中的重点和难点，其设计的是否合理在很大程度上直接影响了整个高层建筑的施工质量

2、和施工周期。但是目前，我国高层建筑钢结构设计中存在一系列问题，严重影响了其设计的合理性和科学性。因此，对高层建筑钢结构设计中的关键问题进行分析已成为当前研究的重要课题之一。 1 高层建筑钢结构设计中的关键问题分析 钢结构是一种建筑构件和受力构件，因其具体自重较轻、强度较高以及稳定性较好等优点，现已被广泛应用到建筑领域。其中，钢结构常被运用到高层建筑的外形与结构设计之中。钢结构在高层建筑中的运用，不仅有利于建筑质量的提升，而且也为建筑功能提供了有效的保障。而钢结构又直接受其设计的影响。基于此，确保钢结构设计的科学性和合2理性对于高层建筑而言，至关重要。但是目前，伴随着高层建筑结构形式的多样化，其

3、在设计方面出现了一系列问题。因此，建筑企业或单位要确保高层建筑钢结构设计的科学性和合理性，首先必须对高层建筑钢结构设计中的关键问题进行分析。其问题主要表现在以下几个方面： 1.1 重视技术标准与规范。设计人员在对钢结构进行设计时，必须确保技术的先进性和经济的合理性。同时，还要确保其质量。因此，设计人员必须重视对技术标准与规范的学习，并将其贯彻落实到工作中去，以此来形成一种严格遵循标准和规范的严谨工作习惯。但是目前，随着科学信息技术的快速发展，钢结构的设计图纸基本是依赖于电脑完成的，而缺少了实际操作的能力。因此，在具体实际的设计过程中，设计人员应充分做好钢结构的设计工作。 1.2 构件的选择。设

4、计人员在对钢结构进行设计时，还必须注重对各种材料的选择。一般而言，钢结构所用的钢材必须具有相关的合格证明。若高层建筑处在地震频发区，钢结构所用的钢材除上述要求外还需具有较强的冲击韧性。通常，钢结构所用的钢材主要是 Q345 和 Q235 这两类。同时，设计人员在对焊接材料进行选择时，应根据焊缝的受力情况与钢结构的受力性能来对焊接材料的等级进行确定。值得注意的是，板材的对接焊缝、受弯对接焊缝以及需作疲劳算的焊接等应使用坡口全熔对接焊缝的方式来进行焊接，且焊缝的等级在二级或二级以上。 1.3 抗震设计。虽然钢材是一种抗震性较强的材料；但若钢结构的设计与制造并不相符时，则会因钢结构的破环与失稳而造成

5、严重的不良影响。由此可知，抗震设计对于高层建筑的钢结构设计而言，至关重要。3要做好钢结构建筑的抗震设计，则应先根据房屋的高度、结构的类型以及设防的强度来确定抗震的结构。首先，应使钢结构在满足变形要求的同时，满足强度的要求；其次，高层建筑的钢结构应选择使用全钢框架；最后，设计人员必须重视各构件之间的连接，以此来确保其结构的整体性。 1.4 抗火设计。虽然钢材是一种非燃烧材料；但是在高温下钢材膨胀的系数较高，且钢材具有良好的导热性，从而可能导致火势的蔓延。通常，部分钢材在高温下丧失了钢材的全部强度，导致其在火灾中会变得较为脆弱。而高层建筑一直是火灾的频发区。因此，抗火设计对于高层建筑钢结构设计而言

6、，同样非常重要。又我国高层建筑钢结构中抗火能力的设计较弱。故而，在基于建筑物的整体安全目标来确定钢结构的抗火设计要求。 2 高层建筑钢结构设计的要点分析 2.1 钢结构的选型与布置。一般而言，高层建筑钢结构体系根据侧力的不同来而分为四类。而在实际具体的工作中，钢结构设计主要是指概念设计。同时，在对钢结构进行选型时应综合考虑各种影响因素（如，荷载能力、建筑的条件以及制作安装等） ，以此来选择抗火与抗震能力均较好的切实可行的结构体系。此外，在对钢结构进行布置时，设计人员必须综合考虑体系的特点、性质以及具体使用情况等。 2.2 钢结构的界面控制工作。当构件的截面结构布置完成之后，应初步对其构件截面进

7、行估算。通常，主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。一般而言，构件截面工作的内容主要包括设定梁柱与支撑4断面的大小和形状、对支座与载荷的情况进行估算、对翼缘的宽度进行确定以及对截面的高度。 2.3 钢结构构件的设计。在钢结构设计中，构件是其重要的组成部分，也是重点环节。要做好钢结构构件的设计，首先应做好材料的选择，可以根据具体的实际情况来制定一套完整的从材料采购到建筑施工的监督体系，以此来确保设计材料的质量。其次，施工单位还应定期或不定期派遣专门的人员对施工过程进行严格的检查，以此来及时发现并解决施工过程中的技术问题与质量问题。同时，值得注意的是，应尽可能地派遣专业技术与工作经验均较丰富的

8、施工人员去施工。在一定程度上，这可以为建筑质量的问题提供一份技术保证。 2.4 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

9、算；而在连接板方面，应在梁腹板的基础上增加 4mm。 3 结语 综上所述，钢结构是高层建筑中的重要组成部分。在一定程度上，5钢结构不仅直接影响了整个高层建筑结构的强度，而且也直接关系到高层建筑的使用性能和安全性能。同时，它还对高层建筑的整体质量造成了严重的影响。而钢结构又直接取决于钢结构设计的科学性和合理性。因此，建筑单位或企业必须重视并做好高层建筑钢结构设计工作，并对钢结构设计中的关键问题进行分析，以此来不断提高钢结构设计的科学性和合理性，从而为高层建筑施工的顺利开展提供必要的前提和基础。又由于本文篇幅有限，必然存在不足之处。故而，这还需要我们进一步对高层建筑钢结构设计中的关键问题进行探讨和研究。 参考文献 1 赵森.高层建筑钢结构工程设计中关键问题分析J.房地产导刊，2013（12）. 2 张大鹏.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题探讨J.科技与企业，2014（5）. 3 简国春.高层建筑设计中钢筋混凝土结构的应用J.房地产导刊，2015（4）. 作者简介：王锋（1982.08- ） ，男，河北泊头人，本科，一级注册结构工程师，研究方向：钢结构、土木工程。