高層建筑鋼結構設計中的關鍵問題及對策研究

白世和

寧夏建筑設計研究院有限公司 寧夏 銀川 750001

1 引言

在現代化社會的快速發展中，我國鋼產量日益增長，在國家產業政策的調整下，鋼結構在建筑工程項目建設中得到了廣泛應用，很多地區的高層建筑建設規模不斷擴大，如辦公商務樓、大型展館、會展中心、體育場等。在社會經濟的快速發展中，受我國生產工藝和技術水平的影響，高層建筑鋼結構設計中仍存在一系列問題。因此，相關部門需要深入分析高層建筑鋼結構中存在的問題，研究了高層建筑鋼結構設計的優化措施。

2 我國高層建筑結構設計現狀

在建筑行業的快速發展中，我國建筑高度不斷攀升，從住宅建筑經濟實用性和應用普及程度來看，高層建筑使用的鋼結構，住宅建筑結構主體主要應用鋼-混結構建造和設計高層建筑，且民用高層建筑應用的主體結構是鋼結構還是鋼-混結構存在很大爭議。同時，在現代化住宅產業化的發展中，鋼結構具有強度高、自動輕、施工速度快、防潮、抗震性好，為安裝和拆卸提供了便利，有利于實施產業化住宅和二次優化設計工作，但鋼結構中出現了防火和腐蝕問題，且民用建筑住宅鋼結構的經濟成本相對較低。在社會經濟的快速發展中，國家針對抗震性能提出了硬性指標，傳統的磚混結構住宅逐漸被鋼-混結構代替，在抗震規范指標的影響下，鋼結構主體的成本較低。因此，民用高層住宅建筑普遍實行鋼-混住宅結構。

3 工程實例

某辦公樓工程的建筑總高度約54.80m，結構高度是49.50m，占地面積是4703.00m2，總建筑面積是24265m2，建筑結構是高層鋼結構。通過分析高層鋼結構體系發現，高層鋼結構的設計內容主要有柱腳設計、組合樓板設計，圖1是結構示意圖。

圖1 高層鋼結構設計示意圖

4 高層建筑鋼結構設計中的關鍵問題

4.1 高層建筑鋼結構的經濟性

在現代化社會的快速發展中，建筑工程項目建設高度不斷增加，鋼結構得到了廣泛應用，鋼結構設計作為一種新興的設計理念和設計方式，其具有性能好、穩定性高等優勢，但鋼材的價格相對較高，其在高層建筑中的應用使得施工成本有所增加。在建筑行業的快速發展中，建筑企業為了獲取更多效益，往往會控制用鋼量，這在很大程度上影響著高層建筑的安全性能，無法確保高層建筑的安全性。

4.2 抗震設計

鋼材是一種抗震性能很強的施工材料，在鋼結構設計和制造不滿足相關要求的情況下，會因鋼結構破壞和失穩出現一系列問題，相關技術人員需要注重高層建筑鋼結構的抗震設計。為了做好鋼結構建筑的抗震設計，相關人員需要根據房屋高度、結構類型和設計強度合理地選擇抗震結構，并注重以下內容：首先，鋼結構需要滿足變形要求和強度要求；其次，高層建筑鋼結構需要使用全鋼框架；最后設計人員需要確保鋼結構構件之間的有效連接，確保鋼結構設計的整體性。

4.3 高層建筑結構空間布局的合理性

在現代化社會的快速發展中，很多高層建筑仍實行傳統的設計理念。在鋼結構設計準備階段，設計人員需要深入分析建筑物的使用情況，不能根據自己的判斷和傳統方案進行設計，這樣不僅滿足不了業主的要求，還會帶來很多安全隱患，為企業帶來更多的建設成本，縮短工程項目的使用年限。

5 高層建筑鋼結構設計的對策

5.1 注重鋼結構的節點設計

在高層建筑鋼結構設計過程中，節點設計是其中的重要環節和關鍵內容。通常情況下，從傳力特點的角度進行劃分，節點主要分成半鋼接、鉸接、剛接，受連接方式差異性的影響，會對結構帶來不同的念故鄉。在高層建筑鋼結構節點設計過程中，相關人員需要注重焊接、栓接、梁腹板、連接板的設計。首先，在焊接中，嚴格規定了焊接的焊縫形式和尺寸；其次，在栓接中，連接高層建筑鋼結構的傳力螺栓主要是高強螺栓，其強度在10.9s；在梁腹板中，需要驗算栓孔位置的腹板抗剪凈截面，連接高強承壓型螺栓時需要驗算局部孔壁的承壓能力；在連接板中，要在梁腹板的基礎上增加4mm。

5.2 注重技術標準和規范

為了有效地進行鋼結構的設計、加工和安裝，相關技術人員需要掌握鋼結構的相關規范，了解這些規范在國家規范體系中的位置和關系。現階段，與鋼結構工程相關的規范主要有設計、加工制造、施工、安裝、材料標準和配件標準等幾十到幾百種，各項結構類型都有專用的規范，如國標、行標、地方標準、通用標準和專項工程標準。除此之外，相關設計和技術人員需要嚴格遵守鋼結構設計、施工、材料和配件等國家技術性標準，為高層建筑鋼結構工程項目建設的實施提供支持。

5.3 鋼結構的選型與布置

通常情況下，高層建筑鋼結構體系從側力角度進行分類，在實際工程項目建設中，相關人員需要充分考慮鋼結構選型的各項影響因素，如荷載能力、建筑條件、制作安裝等，合理地選擇抗火性能、抗震性能強的結構體系。除此之外，在布置鋼結構的過程中，設計人員需要深入分析結構體系的特點、性質和使用情況。

6 結束語

綜上所述，在現代化社會的快速發展中，鋼結構產量不斷增長，且在國家產業政策的調整下，鋼結構在建筑工程中得到了廣泛應用。但是，在實際工程項目建設中，設計理念、設計水平、設計人員綜合素質還無法滿足鋼結構建設的實際需求，仍存在很多需要解決的問題，相關人員需要對其進行分析，并實行相應的對策。