超高層建筑鋼結構深化設計管理

張勝威

中機十院國際工程有限公司深圳分公司 廣東深圳 518000

在超高層建筑中，鋼結構應用已經很普遍：能夠更有效地保障建筑物整體使用空間，保障超高層建筑建設施工單位整體經濟效益，有助于我國建筑行業健康發展，需要采取科學合理的設計方式以保證超高層建筑的正常使用，需要注意的關鍵性問題也很多，其中就包括鋼結構的深化設計。鋼結構深化設計的主要內容，就是對原設計進行深化，使圖紙表達面面倶到，連接節點滿足設計要求和安裝要求，最終使工程順利實施，不僅包括了設計所要表達的內容，還包括施工承包商所關心的材供、運輸、安裝方法和順序等方面問題，部分承擔了項目咨詢的角色[1]。

1 超高層建筑鋼結構設計的主要特性

鋼結構主要是由鋼制材料組成的結構，在建筑工程施工中有著非常重要的作用。超高層建筑整體鋼結構設計的特性主要有以下幾個方面：第一，比普通建筑工程的層數更多，建筑豎向荷載會帶來相應豎向軸應力，一旦出現颶風、地震等自然災害會對水平面上造成更大的影響。因此，在設計超高層建筑的鋼結構時，除了要對建筑豎向荷載進行考量外，還要重視考量水平荷載。第二，超高層建筑需要承受極大的豎向壓力，建筑物竣工驗收使用過程中容易出現軸向走樣問題，可能會影響到建筑梁彎矩。這就需要在進行鋼結構設計的過程中對于梁彎矩要格外留意。第三，如果發生強度較高的地震，就可能會造成建筑人員的財產或者的生命受到威脅，這就需要重視抗震性要求，確保具有良好的抗震能力。第四，鋼材的體積比較小，而且具有較大的強度和抗震性能，能夠降低超高層建筑物的整體重量，減少造價成本[2]。

2 超高層建筑鋼結構深化設計管理

2.1 完善結構設計規劃

為了進一步提升超高層建筑工程的質量，在設計鋼結構時要做好設計規劃工作。相關人員要全面理解概念設計的意義，在設計準備階段要嚴格按照結構設計的規則性和均衡性等要求進行。另外，要和施工人員加強溝通，全面掌握施工現場的情況，改進結構設計規劃方案。此外，要積極利用互聯網技術的優勢，學習新的設計理念和方式，不斷提高設計質量[3]。

2.2 圖紙設計

在設計超高層建筑工程鋼結構環節，第一項內容就是設計圖紙，相關人員在實際設計過程中要明確設計目標，按照工程設計的要求規范進行，避免因人為失誤導致設計脫節等問題。比如在設計橫梁、柱強軸的鋼結構圖紙時，工作人員要重點關注以下幾方面內容：第一，在設計鋼結構橫梁的腹板和翼緣時，可以選擇使用完全熔透法。為了有效控制鋼結構的連梁性能，在腹板的兩邊要成對設置水平加勁。同時，一定要使加勁肋的水平中心線與橫梁翼緣水平中心線相重合。另外要合理使用對接焊縫連接法來處理鋼結構的坡口部位，使用雙面角焊縫連接法來處理柱腹板。第二，在設計鋼結構圖紙時一定要重點關注焊接的位置，尤其是柱強軸。可以使用完全焊透法，根據超高層建筑設計方面的相關規定規范進行，如果有需要，還可把連接位置設計成三級焊縫，減少焊接中的要求。第三，要加強鋼結構和混凝土連接加固。為了提高支撐混凝土的承載能力，在設計時工作人員要合理使用鋼斜撐加固方式，把部分荷載轉移到框架柱上。第四，在制定焊接方案時要全面分析焊接質量、功效等，防止出現焊接變形問題。鋼結構焊接主要是使用二氧化碳的氣體保護半自動焊，同時可以和手工焊進行近搭配，在進行焊接的過程中要注重順序，并格外的要求焊接的對稱性，并最大可能的減少焊接變形情況的發生[4]。

2.3 確保構架加工制作的合理化

在鋼結構優化設計中，構件在進行分段分節時，要保證構架加工制作按照合理的工序開展。基于此，工作人員一定要使構建保持完整，確保符合制作工藝的相關要求。同時，為了推動加工制作廠順利完成自動化作業，一定要做好構建的量分。另外，在對構件進行分節分段時，對于設備的具體參數工作人員要進行詳細的掌握，并充分的分析構件作業的情況，考察好加工制作廠的條件，確保其能夠達到相關規定。此外，還要嚴格規范焊接操作流程，防止出現焊接重疊、盲焊等情況。

2.4 鋼結構運輸、安裝條件

要綜合分析鋼結構的運輸和安裝條件，具體可以從以下幾方面進行：第一，設計人員要加強和運輸、安裝等機構的交流，全面了解現場環境、運輸方式、塔吊布置以及吊重能力等。第二，明確構件三維尺寸與單元吊裝的質量規范標準，綜合分析壓縮變形帶來的后果，科學劃分構件制作單元，并實行放樣測量，確保符合施工要求。第三，對階段進行科學劃分，并結合運輸方案制定合理的應急對策。同時要改善繩索的線彈性變量，確保平穩運輸。第四，在建模環節，相關人員要做好驗證，保證構件安裝具有科學可行性，為后期的實際安裝工作奠定良好基礎。第五，要結合工程施工的實際環境和鋼材的特征，對于焊接的材料以及機械設備等要進行合理控制，并在此過程中注重工藝技術的使用情況，進一步確保焊接質量的可靠性。

2.5 加強層的設置

超高層建筑如果采用核心筒結構，結構抗側的剛度通常比較差，很難達到側向位移的要求，因此一定要合理設計結構加強層，加大水平伸臂構件的剛度，這樣在水平荷載作用下會產生拉力與軸向壓力，平衡部分外荷載，避免出現側向偏移。

3 結語

隨著超高層建筑工程的不斷發展，鋼結構設計工作日益重要。在實際工作中，設計人員要全面分析超高層建筑工程的特征，采取合理的設計管理措施，進一步保障設計的合理性。