高層鋼結構工程設計分析

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1引言

在整個高層鋼結構的設計施工過程中使建設企業等待周期變短，施工企業不但縮短了建設周期,同時提高了經濟效益。

2高層鋼結構工程設計應用

2.1高層鋼結構工程設計基本原則

高層鋼結構工程設計的基本原則包含結構穩定性、結構基礎選擇、計算簡圖與方法的選擇3個方面。1)高層鋼結構由于在施工、使用過程中的特殊環境，對其穩定性要求非常高，如果在設計過程中忽略了穩定性這一重要因素，就可能會在施工、使用過程中出現問題，甚至出現安全事故。穩定性方面的問題一般都是由于設計人員缺乏經驗，未能充分掌握鋼結構穩定性概念，或者對部分新型的高層鋼結構了解不夠透徹等原因造成。2）高層鋼結構設計過程中要，注意對建筑工程項目實地的水文地質條件進行勘察，在勘察數據的基礎上進行高層鋼結構基礎的相關設計，才能保證選擇合適的基礎方案，同時注意對設計完成的基礎進行驗算，保證設計方案的經濟性[1]。3）在高層鋼結構工程設計過程中，現有的設計很多僅僅只針對框架柱的穩定進行計算，而建筑工程項目建設過程中可能存在很多類型的框架結構形式，在高層鋼結構工程設計過程中要選擇具有典型性的框架結構類型條件，確保在設計計算過程中能有效保證計算的準確性。

2.2高層鋼結構工程設計注意事項

1）在進行高層鋼結構工程設計過程中，要充分考慮到建筑物自身條件、承受荷載的能力、具體的使用功能、鋼結構制作安裝方式、選取的材料是否滿足使用要求等方面，同時保證高層鋼結構具有良好的抗震性能、防火性能。在進行高層鋼結構布設時，還要結合高層鋼結構具體的使用情況來進行綜合考慮，減少外部原因造成的扭轉效應，保證各部分的抗側力強度，從而滿足建筑物的使用要求。2）高層鋼結構的主要組成部分就是各種類型的鋼材、附件等，在選用時要嚴格按照相關標準規范選用合格鋼材、連接件、焊接材料，主體部分的抗拉強度、延展強度、冷縮度、硫碳等物質含量等相關參數，在設計過程中必須要保證滿足使用要求，特殊區域還要結合建筑物周圍的水文地質、環境等因素進行合理選擇[2]。3）高層鋼結構設計過程中涉及抗震時，要嚴格依據抗震設防烈度、結構類型、建筑高度來決定采用合適的抗震結構，在此要結合建筑結構的高度、系統情況、施工現場條件來考慮剛柔度，綜合性地進行判斷，以達到能夠滿足基本變形需要的同時，還能保證強度和承載要求。4）高層鋼結構工程設計過程中，要考慮到建筑的防火、抗火性能，鋼材雖然是不燃材料，但是很容易受溫度影響，特別是火災狀況下，鋼材的膨脹系數增長導致鋼材喪失基本強度，容易引起鋼結構的倒塌，所以在高層鋼結構工程設計過程中要對其進行加強。

3高層鋼結構工程施工

1）高層鋼結構工程施工中鋼柱、鋼梁是最重要的基礎構件，由于各類建筑工程項目設計的差異，就需要建筑工程施工單位對鋼材進行切割、焊接、打孔等操作來進行制作。鋼柱主要承載了建筑豎向荷載，受上部荷載作用，會發生一定的彈性形變，在下料過程中要適當進行控制，不能死板地依據構建制作長度進行切割等操作，同時形狀相同的鋼結構構件會因為使用部位、環境的不同采用不同型號的鋼材進行制作，在鋼柱的制作過程中，要對其進行標記，避免發生用料錯誤、安裝錯誤的情況出現，結合建設項目高度、鋼柱自重、形變量、焊接情況對其標高進行嚴格控制[3]。鋼柱制作完成后，鋼梁部分同樣也要注意，本身高層鋼結構工程屬于框架形式體系，鋼柱、鋼梁之間的連接多是使用剛性連接，這就要求鋼梁必須是貫通型結構，同時附帶很多與其他構建相連接的部分，這就導致其制作的工藝要求比較高，可通過上下翼緣處設置橫向加勁肋的方式與鋼柱等構件連接，條件允許情況下，盡量提高鋼梁的制作、安裝精度。2）高層鋼結構工程施工中，在鋼柱、鋼梁制作完成進行現場安裝時，要考慮鋼結構與基礎如何進行相連，而連接的方式在設計過程中就已經考慮到，大部分采用預埋地腳螺栓的方式進行，而地腳螺栓埋設質量會直接影響鋼結構安裝的施工質量以及整個工程施作的難易程度，所以在進行地腳螺栓埋設時要嚴格控制相關參數，準確進行測量，及時進行定位復測，控制澆筑過程，保證鋼結構安裝工作順利進行。3）在高層鋼結構工程施工工程中會大量涉及吊裝工作，要嚴格按照相應的吊裝標準進行操作，在鋼結構構件進行吊裝以前，必須認真檢查各個鋼柱、鋼梁、附件的標高、間距等參數，同時依照設計順序進行有效組裝；吊裝過程中要依據前期所做標識，將正確的構件進行有效連接，避免出現安裝錯誤，對于超長、超寬的鋼結構構件，在設計制作過程中要充分考慮到構件起吊點的選取，在保證安裝方便、安全的基礎上為鋼結構構件預留吊裝用孔洞；吊裝工作過程中要按照起吊規范要求、鋼結構設計要求進行吊裝。4）在高層鋼結構吊裝過程中會將高強度螺栓穿入進行安裝，在這個過程中要保證高強度螺栓穿入方向是一致的，截面為箱形的構件，可以從內部穿入，外側緊固。穿入完成后依照設計及規范標準要求，添加規定數量墊片，若存在誤差不能強行將螺栓穿入，因為強行穿入螺栓會破壞螺紋造成螺母的安裝困難，進而影響整個系統的螺栓連接強度，需要使用專用工具進行糾偏，使得安裝順利進行，避免產生結構間的位移。各螺栓螺母安裝完成后，要進行初擰、終擰兩道工序，大型復雜構件還需要加入復擰工序，之所以采用復雜的擰裝工序，主要是為了避免鋼結構件在安裝時，部分節點進行緊固后對周邊產生位移影響，避免位移影響累計導致的安裝強度不足，初擰、終擰過程中不可將一個點擰緊再去處理下一個點，需要交替進行，避免某一螺栓一次擰到初擰、終擰值的現象，在擰緊后緊固值扭力應等于規范標準設計的標準扭矩。

4結語

高層鋼結構設計與施工作為建筑工程過程中的重要組成部分，本身具有低自重、高強度、施工效率高的優點，越來越廣泛地用于高層建筑中，隨著高層鋼結構設計水平的不斷提高，鋼結構本身的缺點會逐漸被技術填補，而在施工中所存在的問題就要嚴格依照相關的規程標準進行操作，以保證施工質量，只有這樣才能保證鋼結構在國民經濟發展過程中的應用效果，充分發揮它應有的作用。

作者:金學成 單位:寶塔國際石化工程技術有限公司

【參考文獻】

【1】賈樹軍.建筑鋼結構工程設計及其注意事項[J].住宅與房地產,2017(3)：98.

【2】韓德民;于世叁.淺析建筑鋼結構的施工與質量控制措施[J].黑龍江科技信息,2009(14)：263.

【3】張景麗;康云健.鋼結構工程質量控制方法及工程應用[J].科技創新與應用，2015(10)：229.