广东博意建筑设计院有限公司 广东佛山 528300
摘要：随着我国经济突飞猛进地发展，我国的经济实力和技术水平都得到了迅速地提高。钢结构以其独特的优越忧，在建筑业被越来越广泛的重视和应用，在“大力发展钢结构”政策的指导下，我国钢结构发展的历史机遇已经到来。在高层钢结构住宅建筑与结构设计中，合理的进行建筑平面设计，合理的选择柱网布置，合理的选择计算模型及计算方法是整个设计成功的随着钢结构住宅的发展，充分发挥钢结构一系列的优点一直是本领域研究的热点。
关键词：高层建筑；钢结构；设计；要点分析
1.钢结构工程的优点
相比于传统的砖混结构来说，钢结构高层建筑的优势十分明显。①钢结构高层建筑的施工速度快，施工时间短。就房地产市场而言，现在很多业主所买的都是期房，对交房时间看得很重。如果采用大量砖混结构的建筑的施工时间是三年，那么采用钢结构的高层建筑的施工时间至少可以减半。这在很大程度上大大地提前了房地产开发商的交房时间，也能够让业主早日迁入新房。②钢结构高层建筑物的格局比较个性化，造型相对更丰富。钢结构高层建筑的内部空间，除了住宅类建筑内的卫生间以及厨房是固定的以外，其余空间格局都可以随意进行改变，而传统砖混结构的建筑却不具备此功能。③建筑物室内面积的利用率高。钢结构高层建筑的室内格局比较灵活，不会像砖混结构那般有诸多限制，因此业主可以对室内空间随意进行设计，最大限度的提升室内空间的利用率。④钢结构高层建筑的抗震性能比砖混结构建筑更为突出。如日本等地震频发国家多是采用的钢结构高层建筑，其抗震效果极佳。⑤钢结构高层建筑能够起到较好的节能环保作用。在传统砖混结构建筑施工建设中，所使用的建筑材料以及辅助材料会消耗很多的自然资源，造成资源浪费。而使用钢结构高层建筑，则可以免去支模施工等工序，同时还可以节约极多的边角料，在节能的同时还能最大限度地降低建筑工程施工建设中对环境的影响和破坏。
2.高层钢结构设计的要点分析
高层建筑钢结构的设计不仅要结合建筑物在生活中的实际用途，还需要考虑建筑在面临恶劣环境时的抗压能力，所以在项目设计中，需要进行多方面的研究与探讨，制定并择取最优设计方案。高层建筑的钢结构设计要点，总结了几点如下：
2.1钢结构选型与布置
由于结构选型涉及广泛，做结构选型及布置应该具体工程具体分析。应根据工程的条件和特点，综合考虑建筑的使用功能、荷载性能、制作安装、材料供应等因素，择优选择抗震性能良好，而又经济合理的结构体系和结构形式，对高烈度设防的高层钢结构，宜选用钢框一支、钢框一筒或钢一筒中筒等钢结构体系。
2.2估算构件截面
结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是粱柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。估算构件截面的工作内容包括：设定梁柱与支撑断面的大小和形状；根据需求选择钢梁；估算支座与载荷的情况，确定截面的高度；确定翼缘宽度；根据截面高度和翼缘宽度估算板件的厚度。
2.3构件的设计
构件设计中首先要做的是选择材料。从管理角度上看，主结构选择单一的钢种有利于管理工作的实施，而从经济的角度看，不同强度的钢材也可以完成截面的组合。在实际的设计工作中，一般使用专门的软件对截面进行验算。机构工程是在构件设计中应当注意的问题有两点：当截面不能估算的时候，应当采取两种措施：强度达不到标准的时候增加板件厚度，弯度达不到标准的时候增加翼缘厚度，抗剪达不到标准的时候增加腹板厚度；二是变形超限的时候，为了节省成本，一般采取增加截面高度的方法。
2.4节点设计
节点设计是钢结构设计中的重要问题之一。按照传力特点节点分为刚接、铰接与半刚接三种。不同的连接方式对于结构的影响是不同的。节点的设计主要包括五个方面：焊接。焊接的焊缝形式与尺寸都有严格的规定，在焊接过程中必须遵守。另外，焊条应该与金属连接材料匹配。栓接。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆高层建筑钢结构连接传力螺栓通常使用高强螺栓，适合选择10.9s强度等级。选择螺栓的类型可以是扭剪类型，连接型全部使用摩擦类型。梁腹板。对栓孔位置的腹板抗剪净截面实施验算，连接高强承压型螺栓还要对局部孔壁的承压能力进行验算。连接板。将梁腹板加厚4mm，不过需要进行抗剪净截面验算。节点设计还需要考虑的是考虑螺栓的安装、现场焊接等工作空间与吊装构件的具体顺序等。
2.5图纸编制
钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。
（1）设计图：是提供制造厂编制施工详图的依据。深度及内容应完整但不冗余，在设计图中，对于设计依据、荷载资料（包括地震作用）、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求（包括制造和安装、焊缝质量检验的等级、涂装及运输等）、结构布置、构件截面选用以及结构的主要节点构造等均应表示清楚，以利于施工详图的顺利编制，并能正确体现设计的意图。主要材料应列表表示。
（2）施工详图：又称加工图或放样图等。深度须能满足车间直接制造加工。不完全相同的另构件单元须单独绘制表达，并应附有详尽的材料表，设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。
3.优化高层钢结构设计的策略
随着高层钢结构近年来在我国越来越广泛的重视和开发，传统建筑格局被钢结构建筑取代已经成为主流，优化高层钢结构设计的策略，可以从以下几个方面入手，下文将逐一进行分析。
3.1合理控制设计参数
合理控制设计参数是优化高层钢结构设计的有效途径之一。在高层钢结构设计中，合理控制设计参数，也就是说一定要控制好强度、平面内、外的稳定性，与此同时，高层钢结构设计的参数还包括墙檩条、屋檩条、水平支撑、柱间支撑等等，一定要按照设计规范，进行全面的分析和计算。
3.2把握结构设计重点
把握结构设计的重点也是高层钢结构的重要环节。在高层钢结构设计中，把握钢结构设计的重点，可以从两个方面入手，一方面是结构的稳定性，包括结构整体稳定，构件整体稳定和局部稳定，主要是支撑的设置和构造的设计；另一方面是连接的做法，主要是焊缝、螺栓的选择和节点构造措施。
3.3熟练掌握相关规范
熟练掌握相关规范也有利于优化高层钢结构设计。在高层钢结构设计中，设计人员要对相关规范熟练掌握，如钢结构设计规范、高层民用钢结构设计规范、门式刚架轻型钢结构设计规范等等，在实际工作中，则要加强高层钢结构设计的相关规范运用。另外，还要加强对一些高层钢结构节点构造图集和门刚图集的了解，保证施工设计图的可行性和科学性。
4.结语
伴随着社会经济的迅猛发展，我国的建筑行业也是在不断发展中飞速前进。建筑的安全性能也更应该引起建筑师的注意。高层建筑中钢结构的设计不是简单的将建筑付诸于施工阶段即可，它是一项责任十分重大的工作，直接关系到人民群众的生命安全和建筑工程的经济收益。总而言之，钢结构设计在建筑工程中有着不可或缺的重要作用，随着时代的变化，有关设计单位和技术人员也需要采用新的理念和方法，保障钢结构在建筑工程中的安全性和稳定性，使得我国的建筑事业在孜孜不倦的摸索中稳定前进。
参考文献：
[1]王培成.高层建筑钢结构施工技术与管理[J].科技资讯.2011（09）
[2]王小娜.浅谈钢结构建筑的特点及设计[J].中国科技财富.2011（03）
[3]吴雄平.某高层建筑钢结构施工技术[J].现代装饰（理论）.2011（03）
论文作者:黄洪昌
论文发表刊物:《基层建设》2015年7期
论文发表时间:2016/9/1
标签：钢结构论文; 截面论文; 高层论文; 高层建筑论文; 结构论文; 建筑论文; 构件论文; 《基层建设》2015年7期论文;