高层钢结构设计应用浅谈

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1、高层钢结构设计应用浅谈　　【摘要】钢结构在高层建筑中的使用越来越多，在高层建筑的建造过程中如何更好的利用钢结构，主要在于其设计方面。本文从高层钢结构的设计和应用两方面来探讨要如何更好的深化高层钢结构的设计和运用。【关键词】高层钢结构；设计；应用；深化中图分类号：TU392文献标识码：A文章编号：一、前言钢结构使用在高层建筑上，其设计和施工的要求都极高，同时设计的优劣将会影响高层建筑的使用效果以及安全性。所以，明确高层建筑的特点，将钢结构的设计更好的融合在高层建筑的特质里面，设计出更加完美的高层钢结构建筑，是我们研究探讨的方向。二、高层建筑结构体系8高层钢结构的建筑设计是要从钢结构的设

2、计开始的。钢筋混凝土和受力外包钢筒系统运用起来是比较经济的系统，被有效地运用于大批的民用建筑和商业建筑中。一般情况，40层以上，高度在100米以上的建筑被定义为超高层建筑。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，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。三、钢结构设计的特点极其原则1、高层钢结构设计的特点（一）对高层钢结构的设计首先应该要考虑高层钢材的承重结构设计，在对承重结构设计的时候需要分两个方面进行设计，即：承

3、载能力极限状态和正常使用极限状态。在设计的过程中要考虑到构件和连接的强度破坏的承受能力，如果因为疲劳导致破坏或者因为钢材过度的变形不在适合继续承载，钢材的结构将会转变为机动体系和结构倾覆。（二）在对高层钢结构的设计时，必须要进行柱网的布置设计，在设计时可以考虑选取一榀框架单元，对柱截面和梁截面要首先进行初选。框架梁受到竖向恒荷载、竖向活荷载、水平风荷载和地震力的作用的影响。对内力的计算时要采用分层法来进行相应的计算。2、高层钢结构设计的原则高层钢结构设计的基本原则是：结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全可靠；结构应符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢

4、材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。8（一）梁柱体系平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接H形截面钢梁，柱为焊接箱型钢柱。整个结构设计成刚性框架结构，竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计，现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为H形截面单跨简支梁，设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。（二）抗剪体系分析计算表明，在全部水平风荷载和地震力作用下，结构体系局部刚度较弱，因此钢框架—支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架—

5、剪力墙结构体系的中间部分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙，来抵抗水平外力的冲击。（三）楼盖体系一般各层楼（屋）盖均采用钢筋混凝土楼（屋）盖，现在，有部分建筑开始使用成品组合楼板体系，楼板厚度依结构计算定为110mm，120mm,140mm等。在结构计算中，认为楼盖刚度足够大，符合平面内无限刚性的假定。四、高层建筑钢结构设计的主要内容1、方案设计8在高层建筑的钢内结构设计中，除了要考虑建筑的使用功能以及施工工艺性能外，还必须因地制宜，对方案的总体进行设计。对于高层建筑钢结构而言，建筑承受的主要载荷是以风载及地震作用为主，这与以承受竖向载荷为主的一般建筑物不同，其设计的一个主要目的就是

6、要减少侧移，防止出现扭转现象，避免在建筑中出现薄弱层面及薄弱环节。高层建筑的抗侧力结构体系的设计还需要考虑到建筑物的高度。2、构件设计对于钢结构的构件及其连接节点的设计，除了按照必要的规范及规程进行设计之外，还必须做到以下几点。（一）结合具体工程的实际情况对构件的结构形式进行创新，采用新的连接方式，形成新的连接方法与高效截面。（二）对结构的力学计算要达到相当的可靠性的考虑。在进行电算之后还应该根据经验进行判断，必要时还可以采用手算的方法对结果进行校核，保证将误差控制至最低，可靠性达到最高。（三）对于计算结果，结构设计师要根据钢结构的实际工作状态（这可以通过实际测算并结合结构力学知识进

7、行估算），对一些重要构件的截面以及节点间连接的承载力进行必要的调整。（四）根据结构的外围环境进行的具体设计。例如，在施工中，设备的吊装能力较大时，进行构件设计时可以尽可8能地扩大拼装结构的规模，这样可以大大地加快安装速度，实现综合经济效益的最大化。五、高层建筑钢结构设计中应注意的问题1、结构选型与结构布置高层建筑钢结构体系一般根据其抗侧力结构体系的特点分为四类：框架结构体系、框架—支撑结构体系、筒体结构体系和巨型结构体系。在实际工程中，钢结构的设计过程主打