摘要：现今，我国工业施工水平及工业设计水平都得到显著提高，带动了高层建筑施工及设计水平的提高。随着经济的不断发展，社会上高层建筑的数量也越来越多，且在高层建筑中钢结构的使用尤为广泛。甚至在一些大跨度场馆中使用的也都是钢结构，由此可见，钢结构的特性是非常明显的，它在高层建筑中所起的作用也是十分明显的。本文浅析高层建筑的钢结构设计问题。
关键词：高层建筑；钢结构设计；问题
引言
钢材是一种具备优质性能的结构材料，强度较高，且材料可靠均匀。钢结构具备轻质、高强度、可靠性等特点，加上它的延性、抗震性较好，工业化程度较高，施工速度较快等，使得其在大跨度、大空间以及超高层建筑中成为施工设计的首选结构型式。另外，钢结构可以降低结构自重，直接减小了地震作用及工程造价。另外，钢结构构件截面较小可使得建筑有效空间及面积大大增加，经济效果十分显著。
1高层建筑结构设计中钢结构设计的特征分析
高层建筑行业近年来的整体发展势头良好，在其发展过程中，不仅要满足现代人对高层建筑行业的个性化需求，比如在安全性、稳定性、舒适性等各个方面，而且还需要满足现代城市规划建设的要求。在这种情况下，建筑结构设计就显得至关重要，高层建筑物在建设过程中，为了保证其建设的整体质量、安全性、稳定性等，就需要提前做好结构设计，保证结构设计的质量。在高层建筑结构设计实施过程中，钢结构设计在其中具有非常重要的影响和作用，能够直接对高层建筑结构设计的效果产生影响。也就是说在现阶段高层建筑施工实施过程中，将钢结构设计特征科学合理的应用其中，有利于保证高层建筑质量。特别是在当前城镇化规模不断扩大的背景下，需要意识到施工当中的每一个环节都在其中具有非常重要的影响和作用。钢结构设计在高层建筑施工过程中合理的利用，能够将自身的各方面优势特征充分落实到实处，为施工质量提供有效保障。如果从钢结构的整体设计思想角度出发对其进行分析，那么其与混凝土或者是砖石结构设计相互之间具有明显的差异性。钢结构设计在具体落实过程中，其主要是为了将柔性设计思想充分展示出来，将设计者自身的创意和文化内涵充分表达出来。因此，在这种前提条件下，钢结构可以允许在实践中有一点变形现象的存在，这也是钢结构在设计过程中的重要特征表现之一。
2高层建筑钢结构设计中应注意的问题
2.1结构设计参数
钢结构性能的优质决定了前期设计工作的复杂度是很高的，需要设计师有限利用专业统计数据对结构各项指标进行精密测试。只有通过质量检测的钢结构才能真正投入至生产中，而后再用于施工中。具体的参数指标有水平荷载系数、结构阻尼比等。若建筑处于理想条件下，以水平荷载为例，水平荷载为0，只有竖向荷载。
2.2钢结构建筑抗震设计
我国属于地震多发国家，在我国地震区常采用的是钢筋混凝土结构。而在国外地区，钢筋混凝土结构则较少应用。钢材是监护抗震结构的有效材料，所以钢材应在建筑中广泛使用。但如果钢结构建筑设计与制造不太适应，则可能会导致钢结构出现失稳或破坏钢结构，导致出现灾难性后果。因此，高层建筑钢结构抗震设计是十分重要的工作。在钢结构的抗震设计中，需要根据抗震设防烈度、房屋高度以及结构类型选择符合的抗震结构。首先，钢结构刚柔度选择。应在结合结构具体高度、体系及场地等条件基础上进行综合判断，使得钢结构既满足变形要求，也满足强度要求。受弯钢构件的板件局部稳定需要通过对构件宽厚比进行限制，从而实现受弯极限能力，之后再利用受弯极限能力实现构件的承载能力；其次，高层钢结构应采用全钢框架，当结构刚度出现不足时，就可采用中心支撑框架或钢框筒等；最后，设计人员需要加强各构件连接，保证结构整体性，也保证了钢结构的稳定性。
2.3强柱弱梁的设计
在设计钢结构时，需要对柱和梁的整体性进行充分考虑。要想实现钢结构设计的合理与安全，需要在水平荷载较大时，钢结构中塑性铰会出现在梁上，从而保证钢结构整体性。这样的方法可以使得钢结构的抗压性较好，且容易恢复成为初始形态。根据国家相关标准，在进行强柱弱梁设计时，只有分析结果显示塑性铰在梁上，才能对设计要求进行满足。
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3高层建筑钢结构设计途径
3.1合理选取钢材
钢结构设计时，需要对钢结构的适用材料进行标准。钢结构建筑要选取强度较高，且伸长率达到要求的钢材。焊接结构则应该选取含硫量合格的钢材。而在地震区，钢结构有其特殊要求，屈服应至少缩小1.2%。且需要有明显的屈服台阶，伸长率应达到其五分之一，还需要有很好的可焊接性与冲击韧性，这主要是为了对结构进行保障，从而使得塑性变形能力与安全储备足够。
因目前钢结构的破坏大多以失稳为主，故结构设计选材时应注意满足钢结构长细比要求；同时，合理使用钢结构的支撑，钢支撑的使用可以增强结构的整体性，尤其是单跨结构的弱轴方向。
3.2加强钢结构设计深度
在针对钢结构进行设计的时候，需要提对设计要求进行仔细的判断和深入分析。一般情况下，钢结构设计大多数情况下，被应用在一些多层次或者是跨度相对比较大的结构当中。因此，在这种情况下，需要在设计过程中，尽可能保证钢结构设计的质量和稳定，实现精益求精的根本目标，最大限度高层建筑工程的质量提供有效保障。除此之外，在针对钢结构设计方案进行审核的时候，还需要做好一系列的审核措施，保证设计关口的把控，从根本上保证钢结构设计质量的有效提升。
3.3注重耐火性
钢结构构件需要有防水材料保护，在设计防火材料时，应根据高层建筑的防火等级展开设计，对可能受到高温影响的构件，应使用隔热防护对其进行保护。而防火处理主要是为改善钢材料耐火性不足的缺点，防止钢结构因火灾迅速升温导致出现变形的情况，对于钢结构防火方法是多样的，但不论使用哪种方法，设计都应该符合工程施工的要求，且每种方法的使用原理都是大同小异的。
3.4重视防腐设计
在钢结构设计过程中，防腐设计是其中必不可少的一项重要部分，在实施过程中，要与实际结合，利用防腐材料，实现对钢结构质量科学合理的保护。由于钢结构长期处于空气当中，所以在针对钢结构防腐问题进行处理的时候，主要利用一些防锈材料的填涂，实现对钢结构的保护。防腐材料在实际应用过程中，在填涂过程中，由于涂料本身的电阻相对比较大，所以其吸附力也比较良好。同时，在致密疏水性方面的能力也比较好，由此可以看出，其在针对钢结构进行保护时的实施效果也比较良好。从防腐角度出发，钢结构主要构件可采用H型钢，尽量少用箱型钢，因为箱型钢防腐比较难处理。
3.5注意节点设计
连接节点是钢结构中的重要部分，在分析钢结构前，就应该充分思考节点形式。但常出现的形式是最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不一样。如果不能对不一致导致的偏差进行确定，就应该避免出现这种偏差。
3.6强调设计方案
在针对钢结构进行设计的时候，一定要意识到设计方案在其中的重要性。钢结构设计的各个流程在实施过程中，都需依靠设计方案中的内容对其进行操作，这样才能够保证方案与实际的符合程度。由于在设计过程中，时间相对比较紧张，所以务必要保证设计的精确性，这样有利于保证钢结构设计方案的有效性和实用性。由于钢结构本身在结构形式上具有非常多的种类，所以不同结构形式自身的特色也大不相同。在设计方案落实过程中，也需将这些内容一并考虑其中，这样才能够保证钢结构设计的准确性和有效性。
结语
目前，高层建筑的钢结构发展还较为稳定，但还有很多方面依赖国外较多。为了使得我国钢结构设计水平得以提高，就需要从设计人员入手，对专业素质进行不断提高，加强设计人员的理论与实践能力学习。
参考文献：
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[3]蒋运林，熊猛.高层建筑钢结构的特点及其在我国的发展与展望[J].四川建筑科学研究，2015，（3）：31-32+53.
论文作者:洪箫
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/14
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