摘要：隨著國家經(jīng)濟發(fā)展，鋼結構在高層建筑中的應用越來越廣泛。但是由于我國生產(chǎn)工藝和技術水還不能適應高層建筑鋼結構的發(fā)展，鋼結構在工程中盡管還存在著很多問題。由于高層建筑鋼結構設計在工程中有著至關重要的作用，需要認真分析其中的關鍵問題，在鋼結構設計中重點解決。

關鍵詞：高層建筑；鋼結構；設計；關鍵問題

1 引言

近年來，隨著我國鋼產(chǎn)量的迅猛增長，再加上國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，在建筑工程中，鋼結構應用越來越廣泛，各地相繼建成許多高層，大跨度的鋼結構工程，像幾十層的辦公商務樓，大型展館、會展中心、體育館、飛機庫、機場候機樓等；同時出現(xiàn)許多新型結構體系，如索- 梁、索-桁架、索穹頂，索-膜結構、開合結構等等。網(wǎng)架和門式剛架為代表的輕鋼結構建設規(guī)模達到每年幾百萬平方米的速度發(fā)展。住宅鋼結構已進入起步階段，鋼結構加工制造企業(yè)也如雨后春筍般涌現(xiàn)[1]。但也應該指出，當前一些重大項目基本上都由國外設計，其中不少項目結構方案不夠合理，用鋼量太大，造價驚人，不符合中國國情。面對當前大批工程上馬，我們的設計體制、設計理念、設計水平、設計質(zhì)量、設計人員素質(zhì)還遠遠不能適應，還有許多急待解決的問題[2]。本文結合一些實際問題，分析了建筑鋼結構建設中需要注意的關鍵問題。

2 高層建筑鋼結構設計中的關鍵問題

2.1鋼結構體系的選擇

高層建筑鋼結構體系一般可分為以下幾種[3]：框架體系，雙重抗側力體系（鋼框架-支撐體系、鋼框架-混凝土剪力墻體系、鋼框架-混凝土核心筒體系），筒體體系（框-筒體系、桁架筒體系、筒中筒體系、束筒體系）。在實際的工作中，鋼結構的設計主要是概念設計，應該綜合考慮建筑的條件、荷載能力、使用功能、制作安裝、材料使用等影響因素，選擇抗震或抗火性能良好的切實可行的結構體系?？偟膩碚f，高層鋼結構建筑的結構體系的選擇應遵循以下基準則[4]：

1）應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞路線；

2）宜有多道抗震設防防線，避免因部分結構或構件失效而導致整個體系喪失抗震能力或喪失對重力的承載能力；

3）應具備必要的承載能力，良好的變形能力和耗能能力；

4）應具有均勻的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變而形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應力集中或塑性變形集中；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高其承載能力。

2.2 鋼材的選擇

在鋼結構設計中，設計人員要注意正確選用質(zhì)量合格的鋼材、連接材料和焊接材料。鋼結構所用的鋼材應該具有抗拉強度、延展強度、伸長度、冷縮度和硫、碳等物質(zhì)含量的合格證明。在地震頻發(fā)區(qū)，鋼材除以上要求以外，還要求它們具有合格的沖擊韌性強度。一般的，鋼結構的鋼材主要采用的是Q235和Q345，不建議使用等級為A的鋼材，因為這類鋼材的沖擊韌性強度和延展性達不到標準。焊接材料的質(zhì)量直接影響整個鋼結構的安全，所以應該要根據(jù)鋼結構的受力性能和焊縫的受力情況，確定焊接材料的等級。通常來說，板材的對接焊縫，承

受動力荷載構件的焊接，需作疲勞驗算的焊接，以及須與鋼材等強的受拉、受彎對接焊縫，其焊縫應采用坡口全熔對接焊縫，期焊縫等級不得低于二級。

2.3建筑鋼結構的抗震設計

在建筑結構中，鋼結構具有良好抗震性，特別對于鋼結構建筑具有的延展性可以對地震波產(chǎn)生衰減作用，減少地震對鋼結構建筑的破壞。但是鋼結構建筑如果設計與制造不相適應，可能會發(fā)生歸納鋼結構的失穩(wěn)和破壞，造成災難性的后果。所以，高層建筑的鋼結構抗震設計就顯得非常重要了。鋼結構建筑的抗震設計中，應該要根據(jù)設防強度、結構類型和房屋高度，采用不同的抗震結構。首先，鋼結構的剛柔度的選擇應該結合結構的具體高度、體系和場地條件進行綜合性判斷，使鋼結構同時滿足變形和強度的要求。受彎鋼構件的板件局部穩(wěn)定要通過限制構件的寬厚比較，達到受彎的極限能力，然后利用其受彎的極限能力達到構件的承載能力。其次，對于鋼結構體系的選擇，在鋼結構建筑中純框架鋼結構抗震性能好，但是由于抗側剛度差，不適宜于太高的建筑?？蚣?中心支撐結構抗側剛度大，適用層數(shù)較多的鋼結構建筑，但是其抗震性能不如純框架。框架-偏心支撐結構的抗震性能優(yōu)于框架-中心支撐結構。框筒結構具體抗側剛度大，并具有較好的抗震性能[5]。最后，設計人員要加強各構件之間的連接，保證結構的整體性，抗震支承系統(tǒng)應保證地震時鋼結構的穩(wěn)定。

2.4建筑鋼結構的抗火設計

鋼材常溫下為非燃燒材料，但耐火性較差，在高溫下，鋼結構的強度和剛度迅速降低。研究表明，當溫度達到350℃、500℃、600℃時候，鋼結構的強度分別降低1/3、1/2、2/3。溫度達到600℃以上的時候，鋼結構則完全喪失承載力。因此在火災中若鋼結構沒有采取防火措施，鋼結構建筑極容易發(fā)生破壞，鋼結構建筑抗火能力直接影響鋼結構的使用安全。目前我國的高層建筑鋼結構的抗火能力設計比較低，不能考慮到高溫下，鋼材的變形以及應力影響，也沒有考慮各種構件間相互作用的影響?？偟膩碚f抗火設計還是基于構件層次的，構件的耐火極限要求也是基于建筑防火設計規(guī)范的要求確定的。因此有必要基于建筑物的整體安全目標確定鋼結構的抗火設計要求，對鋼結構進行基于性能目標要求的抗火設計。

2.5鋼結構設計要重視技術標準和規(guī)范

一個國家的結構設計標準是對結構安全度的最低合格要求，它是保證在使用期間達到安全保證率的起碼的技術要求，而不是較高的要求，是結構造價與安全風險的綜合平衡。要做好鋼結構工程中的設計、加工、安裝工作，就必須全面地了解熟悉鋼結構工作中有關規(guī)范。更應該了解這些規(guī)范在整個國家規(guī)范體系中的位置以及相互關系。現(xiàn)行的規(guī)范中，與建筑鋼結構工程有關的，包括設計、加工制造、施工、安裝、材料標準、配件標準等不下幾百種、主要的也有幾十種，還有各種結構類型專用規(guī)范，其中有國標、行標、地方標準。有通用標準，也有專項工程標準。鋼結構設計、施工規(guī)范、規(guī)程和材料及配件標準等都是國家的技術性法律文件，廣大設計、施工工程技術人員必須共同遵守。

3 結論

近年來，隨著我國鋼產(chǎn)量的迅猛增長，再加上國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，在建筑工程中，鋼結構應用越來越廣泛，各地相繼建成許多高層，大跨度的鋼結構工程。但是我們的設計體制、設計理念、設計水平、設計質(zhì)量、設計人員素質(zhì)還遠遠不能適應，還有許多急待解決的問題。本文結合一些實際問題，分析了建筑鋼結構建設中需要注意的關鍵問題：鋼結構體系的選擇；鋼材的選擇；建筑鋼結構的抗震設計；建筑鋼結構的抗火設計；鋼結構設計要重視技術標準和規(guī)范。高層建筑鋼結構設計發(fā)展是國家經(jīng)濟發(fā)展與科技進步的重要體現(xiàn)。隨著我國的整體技術水平的提高，高層建筑鋼結構存在的問題會逐漸解決、克服，高層建筑鋼結構的應用也將越來越廣泛。

參考文獻

[1] 薛發(fā). 建筑鋼結構工程設計中的幾個問題[J]. 現(xiàn)代物流報，2013年7月21日，第C03 版.

[2] 梁偉宇. 建筑鋼結構設計及其內(nèi)在的問題[J]. 中華建設，2012（04）：110-111.

[3] 徐蕓，曹靜，徐蔭. 對高層鋼結構建筑結構體系與建筑體形的探討[J]. 山西建筑，2007，33（16）：11-12.

[4]豐定國，王杜良.抗震結構設計[M].武漢：武漢工業(yè)大學出版社，2006.12-15.