高层建筑钢结构设计中应注意的问题分析

周世斌

（中交一公局第三工程有限公司，北京101102）

1 钢结构设计中应该注意哪些问题

随着高层建筑钢结构的迅速发展，结构理论和建造技术也不断得到提高，高层建筑钢结构形式也开始趋于多样化发展，其表现形式也是多种多样，但是也随之出现了很多在高层建筑钢结构设计方面的问题。

1.1 钢结构的选型和布置

高层建筑钢结构体系一般分为四类，通常情况下是根据其侧力不同来划分的。在实际的工作中，钢结构的设计主要是概念设计，应该综合考虑建筑的条件、荷载能力、使用功能、制作安装、材料使用等影响因素，选择抗震或抗火性能良好的切实可行的结构体系。还要通过钢材结构的优势、细节、力学关系的对比来实际考察。另外，钢结构的布置要依据体系的特点以及具体使用情况和性质综合考虑。通常情况下，既要保证钢结构的刚度，又要确保钢结构的受力分布均匀，还要最大限度减少建筑的扭转效应，保证各层的抗侧力强度。在施工的时候，要满足建筑的各项使用功能和要求。

1.2 构件的选择

在钢结构设计中，设计人员要注意正确选用质量合格的钢材、连接材料和焊接材料。钢结构所用的钢材应该具有抗拉强度、延展强度、伸长度、冷缩度和硫、碳等物质含量的合格证明。在地震频发区，钢材除以上要求以外，还要求它们具有合格的冲击韧性强度。一般的，钢结构的钢材主要采用的是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。

1.3 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，保证结构的整体性，抗震支承系统应保证地震时钢结构的稳定。

1.4 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。

1.5 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求。

2 结束语

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，而且高层建筑的钢结构已经在我国的建筑领域中得到了广泛的应用。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。我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。

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[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

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