筑博设计股份有限公司 518000
摘要：钢结构工程经过几十年的发展，已成为较为成熟的工程工艺，由于较好的达到了轻质、高强、耐久的建筑结构要求，钢结构成为目前全世界高层建筑、大跨度建筑、异形建筑等重要建（构）筑物的首选结构形式。
关键词：钢结构；设计技术；检测；经济效果
1 高层建筑的定义
我国曾经根据 《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定》确定 8 层作为高层建筑的起点；1983 年，《高层民用建筑设计防火规范》的要求，确定高层建筑的始点为十层或建筑高度超过 24 米的建筑物。至 1987 年，《民用建筑设计通则》（JGJ37-87）的颁布，将民用建筑的层数划分进一步明确：
（1）住宅建筑按层数划分为：1～3 层为低层，4～6 层为多层，7～9 层为中高层建筑，10 层以上为高层建筑。
（2）公共建筑及综合性建筑高度超过 24 米者为高层（不包括高度超过 24 米的单层主体建筑）。
（3）建筑物高度超过 100 米时，不论住宅和公共建筑均为超高层。
2本工程中钢结构工程的设计思路及原理
2.1工程概况
本项目位于深圳福田区CBD北区东片区，海田路、福中三路路口。南靠凤凰大厦，北面为规划中的低密度商业用地；东侧为海关大厦及其建设中的新办公楼，西侧为安联大厦。本项目用地分为A B 两个地块。A 地块为国银租赁用地，建筑面积60000㎡；B 地块为民生银行用地，建筑面积40000㎡。国银金融大厦建筑总高度149.9m，民生金融大厦99.9m，项目效果图如图1.1-1所示。两塔楼仅在4层裙房顶处相连，结构通过设置防震缝脱开，缝宽120mm，4层平面图如图1.1-2所示。由于设缝与民生塔楼脱开，导致裙房2，3层形成单柱悬挑，如图1.1-3整体计算模型局部图所示。
图1.1-1 项目效果图
图1.1-2 4层平面图
图1.1-3 整体计算模型局部图
本报告只针对国银金融大厦进行结构超限分析论证。国银金融大厦由4层地下室，34层塔楼组成，功能含办公、商业及配套设施等。地上一、二、三层设有裙房，层高分别为5.7m、5.7m、6.0m；7、8层角部斜撑转换构件转换；标准层层高分别为4.2m、4.3m，9、20层设置为避难层，层高4.65m。本工程的设计基准期为50年，建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类；岩土工程勘察等级为甲级、地基基础设计等级为甲级。
2.2材料
①钢筋
钢筋（国产）材料应符合中国标准GB50010-2010：
钢筋密度按78.5 kN/m3
②钢材
结构用钢材将采用中国标准钢材，其设计参数如下：
③钢材和钢铸件的物理性能指标
④钢材强度（N/mm2）
2.3钢结构设计的优越性
与其它建筑材料相比，在设计中、施工中、使用及综合经济方面都有优势。
①结构建筑比传统的钢筋混凝土建筑能较好的满足建筑结构尺寸灵活性的要求，可通过减少构件的截面尺寸提高户型的使用面积。国银项目底部柱子用了型钢柱，比钢筋混凝土柱子节约大概35%面积，提高商业办公使用面积，为业主创造更多效益。
②节能性好，重钢结构结合轻型墙体材料能很好的达到保温效果，节能 50％左右；
③铁原子结构稳定，钢结构的延性好、塑性变形能力强可在住宅建筑体系中得到充分发挥，优良的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下，钢结构能够避免建筑物的倒塌性破坏。国银斜撑转换部位用了型钢混凝土构件，在相同截面情况下，其斜撑和梁采用绘制P-M相关曲线范围比钢筋混凝土构件更加大，承载能力更高，具有更好抗震性能。
④钢结构建筑自重轻，体系在实现荷载的情况下，达到最小自重，可以大大减少截面，带来大空间高净高，同时也减少柱截面，减少基础造价。国银裙房33.4米大跨度楼层，如果用钢筋混凝土密肋结构，梁截面需要700x2500，配筋和挠度才能满足设计要求，钢筋混凝土梁自重是43.75kn/m，而使用钢结构，截面只需要方钢1600x500x25x35，钢梁自重是8.7kn/m，相同荷载作用下，钢结构自重就减少了80%，净高减少900mm，更好实现建筑空间要求，为业主节省费用同时也创造更大空间价值。⑤机械化程度较高，施工中速度快，用人工少，工期比传统住宅节约 30%左右的
时间。同时，钢结构部分和钢筋混凝土可以分开施工，不需留施工缝。国银先施工主楼部分，裙房钢结构部分可后续施工，这样可以为主楼装修幕墙工程提前，由于主楼先于施工，这样大部分沉降已完成，不会因主楼和裙楼沉降差造成主楼周边裂缝形成。
⑥环保节能效果好。钢材料可 100%的回收加工再利用，此方面大大优于石材、木
材及其他衍生材料。由于钢材料可以重复利用，更方便与现行建筑后期的大量改造和加建，大大节省因材料浪费带来的额外费用。
⑦符合产业化和可持续发展的要求。钢结构多为定性、定型、定量，适宜工厂大批量生产的同时减少不必要的浪费，工业化程度高，并且同节能、防水、隔热、门窗等相结合，成套应用，将设计、生产、施工一体化，提高建设产业的水平。
3深化设计
3.1深化设计组织机构
项目钢结构深化设计组织机构设置详见下图：
3.2钢结构深化设计指导原则
①深化设计必须保证结构工程的安全可靠；
②钢结构深化设计要充分体现方案的意图、设计理念和建筑风格；
③与其它专业设计（土建工程、装饰工程、机电工程等）相协调；
④钢结构设计要进行科学合理的深化和优化，充分体现其经济合理性；
⑤深化设计应以设计院施工图为依据，设计图纸必须保证工厂加工和现场安装的要求；
⑥严格遵循设计程序，与业主、设计院密切配合，保证设计工作的顺利进行。
3.3深化设计技术及资源配置
在深化设计技术人员配置上，组织从事多年钢结构设计和参加过多项相关建筑、建设工程的专业技术人员完成。在深化设计软件配置上，采用 AUTOCAD 绘图软件、钢结构专业设计软件 Xsteel、STAAD/China 共同完成。通过这些软件可完成三维智能钢结构建模，迅速得到零部件、结构构件安装总体布置图及各构件的参数，完成施工详图绘制，并利用设计数据输入数控切割设备完成下料工作。
4主体钢结构测控总体思路
4.1主体钢结构测量分平面、高程控制两部分
总体思路：平面控制点使用激光铅直仪向上传递，高程控制点使用钢卷尺分段向上量距，每次传递的点位经自检闭合。
1）平面控制网根据不同的施工阶段，点位布置略有不同。
2）平面控制点使用激光铅直仪垂直向上投递，每隔 85～100 米迁移一次，激光传递的点位在楼层组成多边形，具有闭合复测条件。
3）用计量检测过的 50 米钢卷尺分段向上量测，分三处传递高程，三点之间相互复测闭合。
4.2平面、高程控制网的布设
平面控制网的基准点根据施工阶段的不同设置在不同的楼面，由激光铅直仪分层向上传递到各个楼层并组成多边形，经多边形条件闭合复测，用于楼层放线控制；高程控制网的基准点设置在地面外围，引测到 F1 钢柱脚+1.00 米位置并作标记，作为标高起始基准点。
5钢材原材料复验
依据《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001），4.2.2 条对属于下列情况之一的钢材，应进行抽查复查，其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。
1.国外进口钢材；
2.钢材混批；
3.板厚等于或大于 25mm，且设计有 Z 向性能要求的厚板；
4.建筑结构安全等级为一级，大跨度钢结构中主要受力构件所采用的钢材；
5.设计有复验要求的钢材；
6.对质量有疑义的钢材。
试样的样坯在翼缘的 1/4 处沿轧制方向切取，取样方式为切割法。
试验项目：钢材的化学成分分析、拉伸试验、夏比缺口冲击试验、弯曲试验。
试样尺寸规定：参照 GB222-84、GB/T228-2002、GB/T232-1999、GB/T229-1994，同时试验室设备也是确定试样尺寸的重要因素，根据试样尺寸，考虑切割方法、板厚，最终确定样坯的尺寸。试验批次：每批由同一牌号、同一炉罐号、同一质量等级、同一规格、同一交货状态的钢材组成。
6 总结
从建设产品的功能上评价，钢结构产品对提高项目的品质、提高使用空间的利用率、拓展建筑物的使用功能上都有无可比拟的优越性；从长期的经济效果上看，生产钢的产能远低于混凝土的相关材料，同时钢铁可回收再利用，可以说是更环保节能。
从工程实施上看，设计、施工等环节产业化程度越来越高，钢结构的标志性建筑如雨后春笋般的展现在我们的面前，这些已经足够证明我国的钢结构建筑无论从设计到施工，还是从设计到钢结构构件的工业化生产加工，专业钢结构设计人员的素质在实践中得到不断提高，而且这只是过程，建筑钢结构正向高层重型和空间大跨度钢结构发展。
参考文献：
[1]汤金华、葛建、韩梅，钢结构制造与安装，东南大学出版社 2006，23-46
[2]童根树，钢结构设计方法，中国建筑工业出版社，2007，15-26
[3]王国周、瞿履谦，钢结构原理与设计，清华大学出版社，1993，55-87
[4]李杜生，钢结构工程施工（李社生），化学工业出版社，2010，11-22
[5]王绍君，高层与大跨建筑结构施工，北京大学出版社，2011，89-95
论文作者:何邱君
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/18
标签：钢结构论文; 钢材论文; 建筑论文; 钢筋混凝土论文; 构件论文; 截面论文; 高程论文; 《基层建设》2016年15期论文;