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摘要：随着我国社会经济的不断发展，高层建筑建设数量不断增多，高层建筑朝着纵向发展，钢结构可以广泛应用于住宅建筑以及工业厂房以及公共场所当中，民用高层建筑钢结构具有良好的外观，较强的抗震性能以及总体成本低等优点。在钢结构的设计及施工过程中，要从结构的质量以及安全性方面出发，同时兼顾经济效益及施工进度，这样才能实现钢结构的质量、安全及使用效能综合性能的最佳。
关键词：高层建筑；钢结构；设计要点
引言：
近年来，随着我国高层建筑发展迅速，现代建筑要求结构经济合理、安全可靠。钢结构工程具有跨度大、施工速度快以及造价低的特点，因此钢结构在结构设计中的应用比重越来越大。对高层建筑而言，以钢材制作为主的结构是高层建筑的重要组成部分。如何进行高层钢结构设计是当前高层钢结构设计关注的焦点。本文在此从钢结构设计理论出发，就高层建筑钢结构设计要点进行探究。
一、高层建筑钢结构的主要特点
（1）钢材强度较高、重量较轻，是一种相当理想的弹塑性材料。
（2）钢结构采用多个构件进行组装后形成。构件主要是由单根型钢或者是由型钢通过焊接及螺栓连接后进行组装而成的，通常都是在工厂加工成型后运送到安装现场进行安装的。其中材料包括型钢与钢板都是由钢铁厂按合同直接供货。
（3）由于钢材自身的特性，其在一定的条件下将表现出隐脆性，尤其是对高层建筑而言，在设计时要予以充分考虑。
（4）由于普通钢材的耐腐蚀性能较差，钢结构的耐火能力通常较差，因此在设计时对其防护要进行同步设计。
二、高层钢结构设计要点
2.1构件设计
高层钢结构在构件设计时，一定要注意材料的选择。钢结构的材料选用，最为主要的一点就是保证承重结构的承载能力，防止在一定条件下出现脆性（失稳）破坏。通常比较常用的材料有Q235B、Q345B等。在进行构件连接时，要保证轴心受拉构件的刚度。
2.2结构布置
高层钢结构一般是指六层以上（或30m以上）的结构体系，结构布置是高层钢结构设计的关键。在整个钢结构设计中，采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接，完成整个高层钢结构体系建设，如果没有结构的造型与设计，难以作出理性和精确的分析。在高层钢结构设计中，结构布置的设计应根据整体结构体系与分体系之间的力学关系和机理，综合分析结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素，最终获得合理的设计思想。
2.3节点设计
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不同。节点的设计包括五个方面：焊接。焊接的焊缝形式与尺寸都有严格规定，在焊接过程中必须遵守。焊条应与金属连接材料匹配。栓接。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。
2.4图纸编制
在高层钢结构设计中，对于图纸的编制，一定要采用合理的钢结构制作技术，并立足于实际情况，以施工图为参照标准，进行图纸深化，要做好细部设计工作，对于细部设计中，主要要控制好桁架的整体稳定性。还要利用PKPM设计优化，规范设计流程，确定钢结构的跨度、柱距、建模，并以根据荷载规范加载、计算，最终绘制出施工图。
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三、高层建筑钢构件施工工艺
3.1 焊接工艺
（1）焊前预处理
①应认真做好焊前的各项准备工作；②根据焊缝接头的不同形式，选择适当的焊接方法；③根据焊缝接头的坡形以及焊接的技术要求，正确安装引弧板、引出板以及背面衬板等辅助焊接工具；④根据具体的焊接环境选择合理的预热处理工艺。
（2）施焊工艺
除了选择合适的焊接电流及焊条直径外，还必须注意焊接中的相关工艺。
（3）焊后处理
焊后处理是为了保证焊缝不出现凹陷、超高、气孔、咬边、未熔合以及裂纹等现象。还应该采用超声波无损探伤，尤其是要对受力点进行充分检查。
3.2 组装工艺
（1）结构相对简单、批量较小零部件的组装可按照图纸在平台上划出各组装零件的装配定位线，实现各组装构件间的装配。
（2）H型钢结构的组装
要按照图纸制作出组装胎模，通常用一块翼缘板作为定位的基准面，利用腹板从另一个侧向增加水平推力，这样就能够依靠翼缘板及腹板的自重，使其固定于工作位置上。
（3）箱形结构组装
应根据图纸的要求，在箱形结构的盖板、腹板以及隔板的组装面上用粉线弹出组装线。以下盖板以及某一侧腹板作为基准面，按照粉线安装好腹板、隔板。在安装的过程中，通常采用从一个方向进行安装，在定位中部的隔板后再对腹板进行定位，然后采用对称的顺序进行定位点焊。
3.3 安装与检测
（1）钢结构成品的检验
钢结构成品的检验包括构件的成品检验以及针对工厂预组装的检验。在对各个项目进行检验的过程中，应按照相关的国家和行业标准、设计的要求以及钢结构的使用状态来进行检验。检验的主要内容包括构件的外形尺寸、构件间连接的位置与变形量以及构件部位连接的细节等。
（2）构件的运输
运输是钢结构构件施工中的一个重要环节，要根据构件的形状、重量和运输条件、安装现场的条件，合理选择总体制造+拆成单元运输、总体制造+总体运输、分段制造+分段运输的形式。在运输过程中，要避免装卸车、运输及起吊过程中造成的变形问题，因此要采取必要的临时加固支撑措施。
（3）施工测量
钢结构安装前要对施工对象进行测量，其工作的好坏直接关系到整个钢结构安装质量的好坏以及安装进程的顺利与否。测量过程中要做好以下工作：对设计图纸进行进一步的确认与审核；对测量定位所依据的测点进行再次校测；对测量器具进行调校；确定科学的测量方案，并做好数据准备；高层建筑钢结构的测量验线以及在安装阶段的测量放线。
（4）钢结构拼装
拼装工作是由于现场起吊设备以及运输中的条件限制使构件在长度及重量上发生一些改变，在施工现场必须要对之进行二次拼装。
3.4 抗震构造对施工技术的要求
（1）对于柱脚的构造措施：①埋入式柱脚，即将钢柱埋于混凝土基础梁中，从钢结构上部传递来的轴向力通过柱脚底板和锚栓传递给柱脚基础；②外包式柱脚，从钢结构上部传递来的轴向力也是通过柱脚底板和锚栓传递给柱脚基础。
（2）对于梁柱连接节点的施工要求：①梁和柱的连接通常采用柱贯通形式；②当柱的两个相互垂直的方向都需要和梁进行刚性连接时，应采用箱型截面；当只在一个方向和梁刚性连接时，一般采用工字型截面；③ 当钢结构的框架梁是通过采用悬臂梁段和柱进行刚性连接时，悬臂梁段和柱都应该采用全焊接连接的方式。
结束语：
钢结构工程具有跨度大、施工速度快以及造价低的特点，在很多的建筑主体工程中被采用。因此，在钢结构的设计及施工过程中，要从结构的质量以及安全性方面出发，同时兼顾经济效益及施工进度，这样才能实现钢结构的质量、安全及使用效能综合性能的最佳。
参考文献：
[1]谢妍.建筑钢结构设计现状及存在的问题[J].民营科技，2011，6（03）.
[2]齐立军，王文胜.浅析钢结构建筑施工[J].中小企业管理与科技.2010，（27）：223.
论文作者:吴亚平
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/16
标签：钢结构论文; 构件论文; 腹板论文; 结构论文; 高层建筑论文; 螺栓论文; 高层论文; 《基层建设》2017年第22期论文;