1、浅论高层住宅钢结构设计与应用摘要：高层建筑钢结构设计在工程中有着至关重要的作用，钢结构在工程中尽管还存在着很多问题，但它的优点是不能忽略的，钢结构已经在我国的高层建筑领域中得到了广泛的应用。本文根据笔者多年工作实践，对高层建筑结构设计材料选用、设计及施工要点进行了探讨。 关键词：高层 建筑 钢结构 设计 中图分类号：TU97 文献标识码：A 一、高层建筑钢结构设计材料的选用 高层及超高层建筑结构设计材料多选用钢结构，因为钢结构有空间大、自重轻、施工周期短等很多优势，但其缺点是导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的提高，耐火钢的研究成功并投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。一般的，钢结构的钢
2、材主要采用的是 Q235 和Q345，不建议使用等级为 A 的钢材，因为这类钢材的冲击韧性强度和延展性达不到标准。焊接材料的质量直接影响整个钢结构的安全，所以应该要根据钢结构的受力性能和焊缝的受力情况，确定焊接材料的等级。通常来说，板材的对接焊缝，承受动力荷载构件的焊接，需作疲劳验算的焊接，以及须与钢材等强的受拉、受弯对接焊缝，其焊缝应采用坡口全熔对接焊缝，期焊缝等级不得低于二级。 二、高层钢结构设计 1.钢结构建筑的抗震设计 我国是一个多地震国家，在我国的地震地区常常采用的是钢筋混凝土结构，而在国外，钢筋混凝土结构很少在地震应用。钢材是一种很适合监护抗震结构的材料，所以，国外大力发展建筑高层
3、的钢结构。但是钢结构建筑如果设计与制造不相适应，可能会发生归纳钢结构的失稳和破坏，造成灾难性的后果。所以，高层建筑的钢结构抗震设计就显得非常重要了。钢结构建筑的抗震设计中，应该要根据设防强度、结构类型和房屋高度，采用不同的抗震结构。首先，钢结构的刚柔度的选择应该结合跟那个结构的具体高度、体系和场地条件惊醒综合性判断，使钢结构同时满足变形和强度的要求。受弯钢构件的板件局部稳定要通过限制构件的宽厚比较，达到受弯的极限能力，然后利用其受弯的极限能力达到构件的承载能力。其次，高层钢结构因该采用全钢框架，当结构的刚度不足时，可采用中心支撑框架、钢框筒等结构形式。最后，设计人员要加强各构件之间的连接，保证
4、结构的整体性，抗震支承系统应保证地震时钢结构的稳定。 2. 钢结构建筑的抗火设计 钢结构的钢材虽然属于非燃烧材料，但是因为钢材料在高温下的膨胀系数很高，会造成钢材的变形，而且钢材具有良好的导热性，会导致火势的蔓延。部分钢材在 600 度高温的时候，钢材的全部强度基本丧失，在火灾中变得很脆弱。而高层建筑的火源比较多，很容易造成火灾，一般来说，高层建筑的火灾比较难控制。所以，高层建筑钢结构的抗火设计也显得非常重要。目前我国的高层建筑钢结构的抗火能力设计比较低，不能考虑到高温下，钢材的变形以及应力影响，也没有考虑各种构件间相互作用的影响。总的来说抗火设计还是基于构件层次的，构件的耐火极限要求也是基于
5、建筑防火设计规范的要求确定的。因此有必要基于建筑物的整体安全目标确定钢结构的抗火设计要求，对钢结构进行基于性能目标要求的抗火设计。 3.钢结构设计要重视技术标准和规范 在钢结构的设计中，要注意做到的是技术要先进、经济要合理、质量要保证，所以技术人员要重视对技术标准和规范的学习，并且要深刻的理解和贯彻，形成一种严格遵循标准和规范的严谨工作习惯。现在的钢结构设计的计算和构造绘图过分依赖电脑，缺乏动手能力的实际操作能力。所以在实际中应该要注意对钢结构的实际掌握，充分做好钢结构的设计工作。在钢结构设计中还要重视对钢材、连接材料和焊接等材料的应用标准，要在了解相关规定的要求下，提出合理的材料选用和质量要
6、求。 三、高层建筑钢结构施工中的技术要点 一是高层建筑钢结构塔吊的选择。塔吊是钢结构工程施工中的重要设备，对其选择要充分考虑多方面的因素，如高层建筑物的高度、高层建筑施工的现场环境、高层建筑周围的布置、钢结构的重量和承载量以及施工成本等，除了考虑这些客观因素外，我们在对塔吊的选择上还要充分考虑到它是否安全可靠，是否能正常地完成施工。一般情况下，高层建筑的塔吊多选用内爬式。采用这种塔吊进行施工，不需要再对楼层进 行额外的加固工作，而且这种塔吊对起重机的要求相对较低，它还便于起重机的布设，使得起重机可以自由的选择布设位置。值得一提的是，这种塔吊的造价也要远低于其他塔吊。 二是高层建筑钢结构施工中吊
7、装的顺序及需考虑的诸因素。在高层建筑钢结构的施工中，吊装是其中的一道重要工序，吊装的快慢与吊装效果的好坏直接影响着整个工程的施工效果。在吊装开始前，我们要先确认吊装的位置分区、吊装的先后顺序。这时首先还要考虑钢结构的结构形式以及现场的施工环境，包括用来进行吊装的塔吊的位置和数量 。 在确认完这些基本的信息之后，可以把工程划分为几个作业区，在进行吊装时先从中间的一个单元开始，使其组成一个稳定的刚度柱网单元。在进行完一个单元的吊装工后，我们可以在其周围的位置再吊装两个单元，这样等到三个单元的吊装全部完成后，我们可以从整体的角度出发进 行全面的吊装校正工作。这里我们还要说明的是高层建筑工程竖向吊装的
8、先后顺序。 进行竖向吊装的第一步是要安插几根钢柱，然后安装钢结构的下层框架梁，并及时地进行测量，并校正其位置，随后要拧上螺栓。接着要吊装中层框架梁和上层框架梁，并再次对它们进行测量后的矫正工作，拧上螺栓。接着，我们要进行再次测量，进行最后校正 ，然后就可以拧上高强螺栓，在这些工作完成以后，我们就可以进行焊接工作，在焊接中要注意散铺上层压型钢板与栓钉焊接以及中层压型钢板散铺与栓钉焊接，最后就可以完成整个钢结构的吊装工作。 三是要对钢结构的钢柱进行吊装前的严格审查。钢结构的钢柱必须符合施工规范的标准，另外不能把钢柱的翻样下料长度误认为是钢柱的设计长度，对翻样下料长度的误差也 决不能视若不见，要严格
9、地控制其准确度。四是准确掌握钢结构螺栓的预埋位置，并对其进行多次测量。螺栓的预埋位置关系重大 ，如果预埋不合理，会导致钢柱甚至整个工程的安装和施工困难，而且也会严重影响到钢结构工程的安装质量 。 鉴于螺栓预埋位置的特殊性和重要性，我们在预埋螺栓时要进行最少不低于两次的测量。如果测量过程中发现预埋位置超标，要及时地返工进行重埋工作，切不能图一时之功，造成整个工程施工的停工 。 四是要高水平地完成高层建筑钢结构的焊接工作。 钢结构的焊接对整个工程的重要性不言而喻，它关系到整个钢结构施工的稳定和质量，能否高质量高水平地完成钢结构的焊 接，直接影响着钢结构的施工效果。因此，我们必须严格控制钢结构的焊接
10、工程，在进行焊接前，要督促相关人员对焊条进行严格的检查，主要是对焊条合格证的检查。 另外，要严令焊接人员按照焊条的说明书进行焊接工作，决不能随意而为之。在焊接时还要做到几点 ： 其一 ，要做到钢结构焊缝表面的平滑，不得留下裂痕或者焊瘤痕迹；其二，一级、二级焊缝的表面不能有气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷 ； 其三 ， 要对钢结构的焊缝进行无损检测工作 ，无损检测的目的是检查钢结构焊缝中是否存在危险性缺陷，以确保钢结构的安全 。 六是要注意钢结构高强度螺栓的连接施工 。 首先是高强度螺栓的紧固工作，它一般分为初拧和终拧两个环节。在螺栓的紧固过程中钢板会发生变形，而初拧正是为了缩小 螺栓在紧固
11、过程中受到的来自钢板变形的影响。而在对大型节点的钢结构进行螺栓紧固时则一般要经初拧、复拧和终拧三个步骤，即在初拧的基础上，要再进行一次紧固工作，终拧则顾名思义是对螺栓进行最后的紧固 。 四、结语 高层建筑钢结构设计发展是国家经济发展与科技进步的重要体现。相信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将越来越广泛，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 1 李国强 . 多高层建筑钢结构设计 M. 北京：中国建筑工业出版社.2004 年版 2 陈富生 . 高层建筑钢结构设计（第二版）M. 北京：中国建筑工业出版社 .2004 年版 3 丰定国，王杜量 . 抗震结构设计 M. 武汉工业大学出版社 .2001 年版
