高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題分析

周世斌

（中交一公局第三工程有限公司，北京101102）

1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意哪些問題

隨著高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展，結(jié)構(gòu)理論和建造技術(shù)也不斷得到提高，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)形式也開始趨于多樣化發(fā)展，其表現(xiàn)形式也是多種多樣，但是也隨之出現(xiàn)了很多在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問題。

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的選型和布置

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系一般分為四類，通常情況下是根據(jù)其側(cè)力不同來劃分的。在實(shí)際的工作中，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是概念設(shè)計(jì)，應(yīng)該綜合考慮建筑的條件、荷載能力、使用功能、制作安裝、材料使用等影響因素，選擇抗震或抗火性能良好的切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)體系。還要通過鋼材結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)、細(xì)節(jié)、力學(xué)關(guān)系的對(duì)比來實(shí)際考察。另外，鋼結(jié)構(gòu)的布置要依據(jù)體系的特點(diǎn)以及具體使用情況和性質(zhì)綜合考慮。通常情況下，既要保證鋼結(jié)構(gòu)的剛度，又要確保鋼結(jié)構(gòu)的受力分布均勻，還要最大限度減少建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，保證各層的抗側(cè)力強(qiáng)度。在施工的時(shí)候，要滿足建筑的各項(xiàng)使用功能和要求。

1.2 構(gòu)件的選擇

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要注意正確選用質(zhì)量合格的鋼材、連接材料和焊接材料。鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼材應(yīng)該具有抗拉強(qiáng)度、延展強(qiáng)度、伸長(zhǎng)度、冷縮度和硫、碳等物質(zhì)含量的合格證明。在地震頻發(fā)區(qū)，鋼材除以上要求以外，還要求它們具有合格的沖擊韌性強(qiáng)度。一般的，鋼結(jié)構(gòu)的鋼材主要采用的是Q235和Q345，不建議使用等級(jí)為A的鋼材，因?yàn)檫@類鋼材的沖擊韌性強(qiáng)度和延展性達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。焊接材料的質(zhì)量直接影響整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的安全，所以應(yīng)該要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的受力性能和焊縫的受力情況，確定焊接材料的等級(jí)。通常來說，板材的對(duì)接焊縫，承受動(dòng)力荷載構(gòu)件的焊接，需作疲勞驗(yàn)算的焊接，以及須與鋼材等強(qiáng)的受拉、受彎對(duì)接焊縫，其焊縫應(yīng)采用坡口全熔對(duì)接焊縫，期焊縫等級(jí)不得低于二級(jí)。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)

我國(guó)是一個(gè)多地震國(guó)家，在我國(guó)的地震地區(qū)常常采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而在國(guó)外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)很少在地震應(yīng)用。鋼材是一種很適合監(jiān)護(hù)抗震結(jié)構(gòu)的材料，所以，國(guó)外大力發(fā)展建筑高層的鋼結(jié)構(gòu)。但是鋼結(jié)構(gòu)建筑如果設(shè)計(jì)與制造不相適應(yīng)，可能會(huì)發(fā)生歸納鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)和破壞，造成災(zāi)難性的后果。所以，高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)就顯得非常重要了。鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)該要根據(jù)設(shè)防強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度，采用不同的抗震結(jié)構(gòu)。首先，鋼結(jié)構(gòu)的剛?cè)岫鹊倪x擇應(yīng)該結(jié)合跟那個(gè)結(jié)構(gòu)的具體高度、體系和場(chǎng)地條件驚醒綜合性判斷，使鋼結(jié)構(gòu)同時(shí)滿足變形和強(qiáng)度的要求。受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定要通過限制構(gòu)件的寬厚比較，達(dá)到受彎的極限能力，然后利用其受彎的極限能力達(dá)到構(gòu)件的承載能力。其次，高層鋼結(jié)構(gòu)因該采用全鋼框架，當(dāng)結(jié)構(gòu)的剛度不足時(shí)，可采用中心支撐框架、鋼框筒等結(jié)構(gòu)形式。最后，設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)各構(gòu)件之間的連接，保證結(jié)構(gòu)的整體性，抗震支承系統(tǒng)應(yīng)保證地震時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

1.4 鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗火設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)的鋼材雖然屬于非燃燒材料，但是因?yàn)殇摬牧显诟邷叵碌呐蛎浵禂?shù)很高，會(huì)造成鋼材的變形，而且鋼材具有良好的導(dǎo)熱性，會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)的蔓延。部分鋼材在600度高溫的時(shí)候，鋼材的全部強(qiáng)度基本喪失，在火災(zāi)中變得很脆弱。而高層建筑的火源比較多，很容易造成火災(zāi)，一般來說，高層建筑的火災(zāi)比較難控制。所以，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)也顯得非常重要。目前我國(guó)的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗火能力設(shè)計(jì)比較低，不能考慮到高溫下，鋼材的變形以及應(yīng)力影響，也沒有考慮各種構(gòu)件間相互作用的影響。總的來說抗火設(shè)計(jì)還是基于構(gòu)件層次的，構(gòu)件的耐火極限要求也是基于建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范的要求確定的。因此有必要基于建筑物的整體安全目標(biāo)確定鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)要求，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于性能目標(biāo)要求的抗火設(shè)計(jì)。

1.5 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要重視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要注意做到的是技術(shù)要先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)要合理、質(zhì)量要保證，所以技術(shù)人員要重視對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的學(xué)習(xí)，并且要深刻的理解和貫徹，形成一種嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的嚴(yán)謹(jǐn)工作習(xí)慣?，F(xiàn)在的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算和構(gòu)造繪圖過分依賴電腦，缺乏動(dòng)手能力的實(shí)際操作能力。所以在實(shí)際中應(yīng)該要注意對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際掌握，充分做好鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還要重視對(duì)鋼材、連接材料和焊接等材料的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，要在了解相關(guān)規(guī)定的要求下，提出合理的材料選用和質(zhì)量要求。

2 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在工程中有著至關(guān)重要的作用，鋼結(jié)構(gòu)在工程中盡管還存在著很多問題，但它的優(yōu)點(diǎn)是不能忽略的，而且高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)在我國(guó)的建筑領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科技進(jìn)步的重要體現(xiàn)。我相信隨著我國(guó)的整體技術(shù)水平的提高，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)存在的問題會(huì)逐漸解決、克服，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也將越來越廣泛，將給鋼結(jié)構(gòu)建筑帶來無(wú)限的前景，不但加快我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展，也更好的適應(yīng)國(guó)際之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

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