基于高层钢结构的设计的要点分析.doc

基于高层钢结构的设计的要点分析 　　摘要：随着我国经济突飞猛进地发展，我国的经济实力和技术水平都得到了迅速地提高。钢结构以其独特的优越忧，在建筑业被越来越广泛的重视和应用，在“大力发展钢结构”政策的指导下，我国钢结构发展的历史机遇已经到来。在高层钢结构住宅建筑与结构设计中，合理的进行建筑平面设计，合理的选择柱网布置，合理的选择计算模型及计算方法是整个设计成功的随着钢结构住宅的发展，充分发挥钢结构一系列的优点一直是本领域研究的热点。 　　关键词：高层建筑；钢结构；设计；要点分析 　　1.钢结构工程的优点 　　相比于传统的砖混结构来说，钢结构高层建筑的优势十分明显。①钢结构高层建筑的施工速度快，施工时间短。就房地产市场而言，现在很多业主所买的都是期房，对交房时间看得很重。如果采用大量砖混结构的建筑的施工时间是三年，那么采用钢结构的高层建筑的施工时间至少可以减半。这在很大程度上大大地提前了房地产开发商的交房时间，也能够让业主早日迁入新房。②钢结构高层建筑物的格局比较个性化，造型相对更丰富。钢结构高层建筑的内部空间，除了住宅类建筑内的卫生间以及厨房是固定的以外，其余空间格局都可以随意进行改变，而传统砖混结构的建筑却不具备此功能。③建筑物室内面积的利用率高。钢结构高层建筑的室内格局比较灵活，不会像砖混结构那般有诸多限制，因此业主可以对室内空间随意进行设计，最大限度的提升室内空间的利用率。④钢结构高层建筑的抗震性能比砖混结构建筑更为突出。如日本等地震频发国家多是采用的钢结构高层建筑，其抗震效果极佳。⑤钢结构高层建筑能够起到较好的节能环保作用。在传统砖混结构建筑施工建设中，所使用的建筑材料以及辅助材料会消耗很多的自然资源，造成资源浪费。而使用钢结构高层建筑，则可以免去支模施工等工序，同时还可以节约极多的边角料，在节能的同时还能最大限度地降低建筑工程施工建设中对环境的影响和破坏。 　　2.高层钢结构设计的要点分析 　　高层建筑钢结构的设计不仅要结合建筑物在生活中的实际用途，还需要考虑建筑在面临恶劣环境时的抗压能力，所以在项目设计中，需要进行多方面的研究与探讨，制定并择取最优设计方案。高层建筑的钢结构设计要点，总结了几点如下： 　　2.1钢结构选型与布置 　　由于结构选型涉及广泛，做结构选型及布置应该具体工程具体分析。应根据工程的条件和特点，综合考虑建筑的使用功能、荷载性能、制作安装、材料供应等因素，择优选择抗震性能良好，而又经济合理的结构体系和结构形式，对高烈度设防的高层钢结构，宜选用钢框一支、钢框一筒或钢一筒中筒等钢结构体系。 　　2.2估算构件截面 　　结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是粱柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。估算构件截面的工作内容包括：设定梁柱与支撑断面的大小和形状；根据需求选择钢梁；估算支座与载荷的情况，确定截面的高度；确定翼缘宽度；根据截面高度和翼缘宽度估算板件的厚度。 　　2.3构件的设计 　　构件设计中首先要做的是选择材料。从管理角度上看，主结构选择单一的钢种有利于管理工作的实施，而从经济的角度看，不同强度的钢材也可以完成截面的组合。在实际的设计工作中，一般使用专门的软件对截面进行验算。机构工程是在构件设计中应当注意的问题有两点：当截面不能估算的时候，应当采取两种措施：强度达不到标准的时候增加板件厚度，弯度达不到标准的时候增加翼缘厚度，抗剪达不到标准的时候增加腹板厚度；二是变形超限的时候，为了节省成本，一般采取增加截面高度的方法。 　　2.4节点设计 　　节点设计是钢结构设计中的重要问题之一。按照传力特点节点分为刚接、铰接与半刚接三种。不同的连接方式对于结构的影响是不同的。节点的设计主要包括五个方面：焊接。焊接的焊缝形式与尺寸都有严格的规定，在焊接过程中必须遵守。另外，焊条应该与金属连接材料匹配。栓接。高层建筑钢结构连接传力螺栓通常使用高强螺栓，适合选择10.9s强度等级。选择螺栓的类型可以是扭剪类型，连接型全部使用摩擦类型。梁腹板。对栓孔位置的腹板抗剪净截面实施验算，连接高强承压型螺栓还要对局部孔壁的承压能力进行验算。连接板。将梁腹板加厚4mm，不过需要进行抗剪净截面验算。节点设计还需要考虑的是考虑螺栓的安装、现场焊接等工作空间与吊装构件的具体顺序等。 　　2.5图纸编制 　　钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。 　　（1）设计图：是提供制造厂编制施工详图的依据。深度及内容应完整但不冗余，在设计图中，对于设计依据、荷载资料（包括