高层建筑钢结构的特点及其在我国的发展与展望

何国旭 贾海涛

摘要：我国的人口在不断增加，而我国的房屋问题却非常的紧张，所以我国需要建设高层的楼房，这样才能够更好地解决我国的人口居住问题，才可以更好地提高人们的生活水平。但是由于现在高层房屋修筑的增加，导致了我国房屋建筑工程的规模在不断地扩人，房屋的结构也由简单转向复杂，就造成了我国高层房屋在建设过程当中施工难度在不断的增强，而高层建筑的施工环竹也在不断地增加，所以，为了加人高层建筑施工技术的改革力度，我们需要加强对高层建筑的认识，加强对高层建筑施工技术的了解。

关键词：高层建筑；结构；特点

一、高层建筑施工的特点

近年来，我国建筑行业施工技术有着极大的变化，相较于以前较为单一的施工模式，目前我国建筑施工结构实现了由单一结构形式向复杂结构形式的转变，不仅表现在安全化与模块化方面，在智能化与功能化方面也有着极大的提高。高层建筑作为现代建筑施工的重要部分，施工过程中要求的工程量以及技术含量都大为提高。为了保证高层建筑的安全性，在密闭性以及抗风性方面就要有更高的要求，不仅如此，高层建筑对于地基也有着严格的要求，这是因为地基的承受力在一定范围内相对安全，如果承受力超过了范围的临界值，地基的承载力不能够承受建筑物的负荷，这无疑是非常危险的。这就要求在最初打造地基的过程中，要切实保证地基与建筑物的设计相符合，还要保证地基尽量在大气层能够影响的深度以下。在施工过程中，所需要的地基需要更大的面积和更深的深度，以此解决施工中的结构抗浮等问题。由于高层建筑多为混合型建筑结构，所具有的功能较为复杂，这就要求建筑的施工工期较短且具有优良的结构性能。

二、高层建筑钢结构的结构体系

用于高层建筑钢结构设计的各种结构体系可人致根据其抵抗侧向荷载的相对效能概括地分为下列类型：

1.钢框架结构体系。框架结构体系是指，沿房屋的纵向和横向均采用框架作为承重和抵抗侧力的主要构件所构成的结构体系。由于框架体系能够提供较人的内部使用空间，因而建筑布置灵活，并可根據楼而使用性质的改变，重新布置。

2.钢框架—抗剪结构体系。由于纯框架结构是靠梁柱的抗弯刚度来抵抗水平力，当建筑物超过30层或纯框架结构在风荷载或地震作用下的侧移不符合要求时，往往在纯框架结构中再加上抗侧移构件，即构成了钢框架—抗剪结构体系。根据抗侧移构件的不同，这种体系又可分为框架—剪力墙结构体系、框架—支撑析架结构体系。在框架—剪力墙体系中，剪力墙刚度较人，在人震作用下易发生应力集中现象，导致出现人的斜向裂缝而引起脆性破坏。为了避免这种现象发生，框架—支撑析架结构就是在框架的一跨或儿跨沿竖向布置支撑而构成，其中支撑析架部分起着类似于框架—剪力墙结构中剪力墙的作用。

3.筒体结构体系。筒体结构体系是在超高层建筑中应用较多的一种，包括框筒体系、析架筒体系和束筒体系。筒体结构体系可以定义为利用全部建筑物的周边抵抗侧向荷载的二维结构体系在框筒体系中，形成一个墙式结构必须将立柱彼此相对密集地布置在建筑物的外围，并用深裙梁将这此立柱联系起来。采用密柱深梁的目的是尽量减小剪力滞后效应，但由于梁高毕竟有限，该体系自然有较严重的剪力滞后现析架筒体系代表了一种改善框筒效能的经典方法，它在筒体表而增加斜向支撑以有效地消除翼缘及腹板框架的剪力滞后效应。束筒结构可以被认为是一组筒体，这此筒体由共用的内筒壁相互连接以形成一个多孔的多格筒体，筒体的各筒格可在不同的高度截断而不削弱结构的整体性，可形成各种形状与尺寸变化的收进，以适应自下而上刚度不断变小的需要。

三、高层建筑钢结构的主要特点

1.钢材料强度高、重量轻，降低基础工程造价。高层建筑下部结构承受较大的自身重力，对建筑材料要求较高。钢材与其他建筑材料相比，钢材的密度与屈服点的比值最小。荷载和约束条件相同的情况下，采用钢结构自重通常较小。当跨度和荷载相同时，钢屋架的重量只有钢筋混凝土的1/4-1/3。由于重量轻，便于运输和安装，因此，钢结构特别适用于高层钢结构建筑。

2.钢材料材质均匀，可靠性高。高层建筑钢结构由于受多种荷载的作用，受力计算较为复杂。而钢材内部组织均匀，接近匀质体，各个方向的物理力学性能基本相同，接近各向同性体；且在定得应力范围内，处于理想弹性工作状态，符合工程力学所采用的基本假定。因此，钢结构的计算方法可根据力学原理进行，计算结果较准确、可靠。

3.钢结构延性好，具有优越抗震性能。高层建筑的抗震设计是个重要的课题，普通建筑材料由于物理力学性能不足，往往难以满足抗震要求。而在地震作用下，钢结构因为具有良好的延性，不仅能减弱地震反应，而且属于较理想的弹塑性结构，具有抵抗强烈地震的变形能力。1976年我国唐山地震，1985年墨西哥地震和1995年日本阪神地震，钢结构房屋的破坏率和破坏程度均远低于其他结构类型房屋建筑。

四、我国高层建筑钢结构的发展与展望

根据我国现阶段情况，大力推广钢结构技术，发展钢结构建筑将是大势所趋，我国高层建筑钢结构正面临着极好的历史机遇。

1.由于我国钢铁工业的迅速发展，1999年钢产量达12.2亿吨，钢材已逾11.7亿吨，当年产量总量居世界第一。近几年随着马钢、莱钢等万能型钢生产线的投产，我国具备了生产系列热轧H型钢的能力。随着钢结构的发展，钢结构材料品种也较过去更为丰富，如H型钢、T型钢和L型钢等大截面型材以及50以上厚度的钢板，冷弯薄壁型钢和彩色涂层钢板等，这为我国大力发展钢结构提供了物资基础。

2.长期以来，国内建筑业在开发和研究钢结构技术方面由于受国家“节约钢材”的宏观政策影响，因而发展缓慢。“九五计划”之后，过去“节约钢材”的政策转变为“合理用钢”政策，过去“限制使用钢结构”的政策转变为“大力发展钢结构”政策，政府已经开始高度重视钢结构建筑的发展。1998年建设部把钢结构技术列为重点推广的技术；1999年建设部、国家冶金工业局联合成立建筑用钢技术协调组，协调国家的相关部门在建筑用钢的生产和推广应用方面的工作，大大推动了钢结构的发展；2000年5月建设部、国家冶金工业局建筑用钢协调组在北京召开了全国建筑钢结构技术发展研讨会，成立了全国钢结构专家组，并讨论了国家建筑钢结构产业“十五计划”和2010发展纲要及建筑钢结构工程技术政策。这充分说明我国钢结构发展已经具备了非常好的宏观政策大环境。

随着我们国家经济水平的提升和人民生活水平的发展，现代科技技术的运用也越来越广泛，高层建筑工程的施工建设是一个非常复杂的项目，所以为了很好的做好这个项目，我们需要把现代科技技术运用到高层建筑当中，不断的提高我们国家高层建筑的施工技术水平，这样才能够使高层建筑建设得到更好的发展。

参考文献：

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[2]张耀春，张文元.超高层巨型钢机构体系的研究与应用[J].建筑钢结构进展，2011（04）：19-26.