浅谈钢结构在高层建筑设计中应用

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1、浅谈钢结构在高层建筑设计中应用摘要：随着社会经济的繁荣，我国高层建筑发展迅速。设计思想也在不断更新。结构体系日趋多样化。钢结构逐渐成为常用的结构形式，因为其具有足够的强度，良好的延性和较强的整体性，目前被广泛应用。口关键词：高层；钢结构；设计□引言口随着中国国民经济发展和人口城市化进程加快，我国高层建筑建设持续空前发展。钢结构体系因其本身所具有的自重轻、强度高、施工快等优点，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势。中国已成为第一产钢大国，钢结构住宅适宜工厂大批量生产，工业化、商品化程度高，可以将设计、生产、施工、安装一体化，提高建筑产业化

2、水平。钢结构应用于高层建筑已有数十年的历史。首先采用钢结构建造高层建筑的是美国，战后经过经济恢复，高层钢结构工程建设再度兴起，随着炼钢技术和成型制造工艺的发展，给钢结构工程的应用带来新的活力：工程建设日益增加，相应又推动了钢结构设计与施工技术的不断进步积完善。口1咼层及超周层结构体系口对于高层及超高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过60m为超高层建筑。口对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则

3、，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。口高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构外，还采用型钢混凝土结构，钢管混凝土结构和全钢结构。□2该如何判断结构是否适合用钢结构口钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。口3结构选型与结构布置口在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系

4、与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。口运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。口钢结构通常有框架、平面（木行）架、网架（壳X索膜、轻钢、塔桅等结构型式。口其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。口结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考

5、虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落。□结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础O□柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力（风震）的作用线。否则应考虑结构的扭转，结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构，柱子至少应能单独承受1/4的总水平力框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱也有时会吃不消，此

6、时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。4钢结构设计的主要内容口焊接：对焊接焊缝的尺寸及形式等，规范有强制规定，应严格遵守，焊条的选用应和被连接金属材质适应。E43对应Q235,E50对应Q345,Q235与Q345连接时，应该选择低强度的E43,而不是E50o□焊接设计中不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。口栓接：钏接形式，在建筑工程中，现已很少采用，通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用，高强螺栓，使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级。根据受力特点分承压型和摩擦型。两者计

7、算方法不同，高强螺栓最小规格M12o常用M16~M30o超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。口自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。国外在低层墙板式住宅中，也常用于主结构的连接。口连接板：可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm。然后验算净截面抗剪等。口梁腹板：应验算栓孔处腹板的净截面抗剪。承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。口节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。□节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数