高层建筑钢结构设计中应注意的问题分析

高层建筑钢结构设计中应注意的问题分析

苏更生

苏更生

（杭州华东钢结构制造有限公司，浙江，杭州，311256）

【摘要】随着国民经济的快速发展，人类历史完成了数次的聚集迁移，而近年来人口也在不断地增加，人们对住房的要求也越来越高，这就使大部分的高层建筑钢结构不断的出现在我们的生活当中，但是对其设计却存在着许多的问题，

【关键词】高层建筑；钢结构；设计；问题

一、钢结构设计的原则

（一）全面考虑各种因素

为了拓宽现代城市居民的生活空间，体现钢结构的优势，比如大柱网，就要合理改变设计的布局，使钢结构更加科学合理，经久耐用。有一些多层的钢结构会对建筑的布局有特殊性的要求，这需要根据实际情况而定，分析好各种有利和不利因素。这些因素只是相对的，在合理的设计中就会发挥出应有的作用，使钢结构设计更加合理、更加经济。

（二）结构选型要有针对性

钢结构的选择要考虑自身的特点。在允许的范围内，结构框架的支撑要选择性能较高的节点框架，发挥节点的功能。在一些占地面积较大的建筑中，可以采用悬索式或者索寞式的结构，以便于更好地覆盖整个跨度。在高层钢结构的设计中，比较适合采用钢筋混凝土的结构，有利于更好地防震、防风。比如高层建筑结构一般比较复杂，没有规律性，不能单纯地为了追求经济效益而选择抗震性较差的外框式结构，宜选择SRC支撑结构。

（三）结构的布局要遵循力学特征

钢结构的荷载能力和性质等要进行细致考虑。在通常情况下，钢结构布局要有相应的力学模型，使设计的刚度匀称分布，最大限度地保持荷载量的稳定，减小其负面效应。比如使布局以最直接的方式传递线路。此外，梁柱的支撑点也要合理分布，它们的形心要距离风震作用线较近，否则就会扭曲钢结构。总的布局要设有多道防线，保障结构的抗侧可以有效工作，比如设计合理的支撑结构，其梁柱至少可以分担1/5的压力。

二、钢结构设计中较为常见的安全隐患

（一）建筑结构空间布局不合理

钢结构在设计前期，假如设计人员没有对业主关于建筑物的运用需求进行充沛的调研，而只凭自己片面或是套用固定的设计方案进行设计，那么所设计出来的结构则也许无法满意业主的需求，一起在安全上也会留下了危险。别的即是建筑空间布局，这对结构的功能性将会发生较大的影响，一起假如空间布局不合理，还会无形中致使建造本钱的添加，对全体建筑的寿数也会发生较大的影响。

（二）建筑的抗震功能达不到需求。

在建筑的抗震功能上我国有清晰的设计规范，但在详细设计过程中，有些业主为了有效的下降工程的造价，觉得钢结构自身就具有较好的抗需功能，所以在建筑的防震等级上人为的进行下降，然后致使建筑存在着较大的安全危险。钢结构建筑的抗震功能不能满意需求，则会在地震灾祸发生时，则会致使一些节点衔接处因为应力会集而致使损坏，这也是地震中建筑物损坏的最主要缘由。一起在钢结构设计中，对钢结构的低周疲惫、构件的宽厚及塑性设计上都缺乏周全的思考，然后致使地震发生时一些部分构件因为失掉支持而致使全体结构受到损坏。别的在钢结构设计过程中，假如造型不合理，或是存在着单薄的当地，这样在地震来暂时则会致使钢结构发生崩塌，致使最为严峻的损坏发生。

（三）设计过程中过分追求经济性。

在建筑项目中，其全体造价中钢结构则占有较大的份额，我们都知识钢材的报价一向居高不下，这样就致使钢结构施工本钱的不断上升，在这种状况下，业主为了追求赢利的最大化，则会需求设计单位或是延聘第三方来对用钢量进行操控或是对原有设计进行优化，削减钢结构中的用钢量。因为用钢量的削减，即便在设计计算上能够满意建筑的安全需求，但全体建筑的抗震功能和抗冲击功能都会有所削弱，在正常条件下建筑的安全性还不会有什么问题，一旦发生地震，在这种特别的荷载下，很容易致使建筑物的梁和柱等部位发生开裂的状况发生，严峻时能够结构呈现崩塌的现象。

三、钢结构设计中安全隐患的措施

（一）优化高层建筑的消防结构设计

随着建筑业的发展，高层建筑在城市中的应用越发普遍。除去自然灾害引发的地震以外，还要充分考虑人为因素引起的灾害，比如火灾。高层建筑结构越复杂越高，那么一旦引起了火灾，使用者的人身安全和财产安全就会受到极大的威胁。因此，在高层建筑结构的设计中注意防火是很关键的。首先，防火间距要合理，设计人员在进行设计时，要按照相关规定进行操作，精确地测出建筑物之间的实际距离。然后，对于设计要因地制宜，防火结构一定要符合实际的地形情况。除此之外还有安全疏散通道的设计也很重要。一般而言，安全疏散通道应该进行垂直结构设计，而且尽量多设计几条，利于慌乱人群的疏散。安全疏散通道中一定要设计防烟区，避免烟雾将疏散的人群呛晕。设计人员可以使用分隔式的设计，可以更好地控制火势和烟雾的蔓延。另外，防火门、防火墙以及其他防火设备等也需要设计人员注意。

（二）优化高层建筑的抗震性能

高层建筑结构的设计要保证各个地方的刚度对称且均匀，其平面形状也要尽量的规范和尽量的简单。如果能够保证以上要求达到标准，那么在计算地震应力时就会容易的多，处理起来也会容易很多。比如地震应力扭转和集中地方的处理等等。由此可见，在设计高层建筑的结构时，要尽量可能地将建筑刚度的中心点和地震力作用中心点设计到一起，正常情况下，偏心距e要比与外力作用线垂直的建筑物边长的5%小。高层建筑物体积庞大，吨位也很大，如果抗震效果不好，那么一旦出现地震或者其他使之震动的因素，造成的损失将是巨大的。为了避免灾难的发生，必须要优化好高层建筑的抗震性能。

（三）钢结构要做到安全合理、节点结构方便可靠

结构抗震性能与结构设计规则性有很大关系。结构设计不规则，地震时易损坏。国内的建筑业出产功率较低，而钢结构住所归于高技能高功率的工业，加速对钢结构住所的研讨，将推进建筑业向技能密集型工业转化，并将股动建材、冶金、信息机械尤其是钢铁企业的发展。住所工业化是中国住所业发展的必经之路，由于这将变成推进中国经济发展新的增长点。钢结构住所系统易于完成工业化出产，标准化制造，而与之相配套的墙体材料能够选用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复使用，契合可持续发展的战略，因此钢结构系统住所成套技能的研讨成果必将大大推进住所工业化的快速发展，直接影响着中国住所工业的发展水平和出路。

结语

综上所述，科学的快速发展，使钢结构设计水平也得以不断的提高，在当前高层建筑不断增加的情况下，钢结构的需求量不断增加，在这种情况下，更需要从源头上控制好建筑的安全可靠性，确保钢结构良好的“骨架”支撑作用，使其在设计上更具科学合理性，确保其安全性能，这对于当前建筑物整体质量和寿命的提高都将起到极其重要的作用，也是保证人民生命财产安全的重要保障。

参考文献

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[2]龙舟.高层建筑中的钢结构设计与施工初探[J].建筑机械化，2011，（7）.

[3]王靖.浅谈我国高层建筑钢结构[J].科技致富向导，2011，（8）.