超高层建筑钢结构深化设计管理

张胜威

中机十院国际工程有限公司深圳分公司 广东深圳 518000

在超高层建筑中，钢结构应用已经很普遍：能够更有效地保障建筑物整体使用空间，保障超高层建筑建设施工单位整体经济效益，有助于我国建筑行业健康发展，需要采取科学合理的设计方式以保证超高层建筑的正常使用，需要注意的关键性问题也很多，其中就包括钢结构的深化设计。钢结构深化设计的主要内容，就是对原设计进行深化，使图纸表达面面倶到，连接节点满足设计要求和安装要求，最终使工程顺利实施，不仅包括了设计所要表达的内容，还包括施工承包商所关心的材供、运输、安装方法和顺序等方面问题，部分承担了项目咨询的角色[1]。

1 超高层建筑钢结构设计的主要特性

钢结构主要是由钢制材料组成的结构，在建筑工程施工中有着非常重要的作用。超高层建筑整体钢结构设计的特性主要有以下几个方面：第一，比普通建筑工程的层数更多，建筑竖向荷载会带来相应竖向轴应力，一旦出现飓风、地震等自然灾害会对水平面上造成更大的影响。因此，在设计超高层建筑的钢结构时，除了要对建筑竖向荷载进行考量外，还要重视考量水平荷载。第二，超高层建筑需要承受极大的竖向压力，建筑物竣工验收使用过程中容易出现轴向走样问题，可能会影响到建筑梁弯矩。这就需要在进行钢结构设计的过程中对于梁弯矩要格外留意。第三，如果发生强度较高的地震，就可能会造成建筑人员的财产或者的生命受到威胁，这就需要重视抗震性要求，确保具有良好的抗震能力。第四，钢材的体积比较小，而且具有较大的强度和抗震性能，能够降低超高层建筑物的整体重量，减少造价成本[2]。

2 超高层建筑钢结构深化设计管理

2.1 完善结构设计规划

为了进一步提升超高层建筑工程的质量，在设计钢结构时要做好设计规划工作。相关人员要全面理解概念设计的意义，在设计准备阶段要严格按照结构设计的规则性和均衡性等要求进行。另外，要和施工人员加强沟通，全面掌握施工现场的情况，改进结构设计规划方案。此外，要积极利用互联网技术的优势，学习新的设计理念和方式，不断提高设计质量[3]。

2.2 图纸设计

在设计超高层建筑工程钢结构环节，第一项内容就是设计图纸，相关人员在实际设计过程中要明确设计目标，按照工程设计的要求规范进行，避免因人为失误导致设计脱节等问题。比如在设计横梁、柱强轴的钢结构图纸时，工作人员要重点关注以下几方面内容：第一，在设计钢结构横梁的腹板和翼缘时，可以选择使用完全熔透法。为了有效控制钢结构的连梁性能，在腹板的两边要成对设置水平加劲。同时，一定要使加劲肋的水平中心线与横梁翼缘水平中心线相重合。另外要合理使用对接焊缝连接法来处理钢结构的坡口部位，使用双面角焊缝连接法来处理柱腹板。第二，在设计钢结构图纸时一定要重点关注焊接的位置，尤其是柱强轴。可以使用完全焊透法，根据超高层建筑设计方面的相关规定规范进行，如果有需要，还可把连接位置设计成三级焊缝，减少焊接中的要求。第三，要加强钢结构和混凝土连接加固。为了提高支撑混凝土的承载能力，在设计时工作人员要合理使用钢斜撑加固方式，把部分荷载转移到框架柱上。第四，在制定焊接方案时要全面分析焊接质量、功效等，防止出现焊接变形问题。钢结构焊接主要是使用二氧化碳的气体保护半自动焊，同时可以和手工焊进行近搭配，在进行焊接的过程中要注重顺序，并格外的要求焊接的对称性，并最大可能的减少焊接变形情况的发生[4]。

2.3 确保构架加工制作的合理化

在钢结构优化设计中，构件在进行分段分节时，要保证构架加工制作按照合理的工序开展。基于此，工作人员一定要使构建保持完整，确保符合制作工艺的相关要求。同时，为了推动加工制作厂顺利完成自动化作业，一定要做好构建的量分。另外，在对构件进行分节分段时，对于设备的具体参数工作人员要进行详细的掌握，并充分的分析构件作业的情况，考察好加工制作厂的条件，确保其能够达到相关规定。此外，还要严格规范焊接操作流程，防止出现焊接重叠、盲焊等情况。

2.4 钢结构运输、安装条件

要综合分析钢结构的运输和安装条件，具体可以从以下几方面进行：第一，设计人员要加强和运输、安装等机构的交流，全面了解现场环境、运输方式、塔吊布置以及吊重能力等。第二，明确构件三维尺寸与单元吊装的质量规范标准，综合分析压缩变形带来的后果，科学划分构件制作单元，并实行放样测量，确保符合施工要求。第三，对阶段进行科学划分，并结合运输方案制定合理的应急对策。同时要改善绳索的线弹性变量，确保平稳运输。第四，在建模环节，相关人员要做好验证，保证构件安装具有科学可行性，为后期的实际安装工作奠定良好基础。第五，要结合工程施工的实际环境和钢材的特征，对于焊接的材料以及机械设备等要进行合理控制，并在此过程中注重工艺技术的使用情况，进一步确保焊接质量的可靠性。

2.5 加强层的设置

超高层建筑如果采用核心筒结构，结构抗侧的刚度通常比较差，很难达到侧向位移的要求，因此一定要合理设计结构加强层，加大水平伸臂构件的刚度，这样在水平荷载作用下会产生拉力与轴向压力，平衡部分外荷载，避免出现侧向偏移。

3 结语

随着超高层建筑工程的不断发展，钢结构设计工作日益重要。在实际工作中，设计人员要全面分析超高层建筑工程的特征，采取合理的设计管理措施，进一步保障设计的合理性。