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摘要：高层钢结构住宅工业化和商品化程度在不断地提高，能够把设计、生产、施工和安装整合为一体，进而使住宅产业化水平得以提高。基于钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好和材料可回收再生等诸多优点，高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，大量新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。面对这样的形势，本文将对高层建筑的钢结构设计进行讨论研究
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关键字：钢结构；设计；施工；高层建筑
Abstract: Based on the steel structure advantages with high strength, light weight, good seismic performance and the material can be recovered, high-rise building is the proportion in which the construction of our city, a large number of new structural design program at a rapid speed is presented in our urban construction. Faced with this situation, the paper will discuss high-rise buildings, steel structure design。 Key words: steel; design; construction; high-rise buildings
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）02-
钢结构在高层建筑方面的运用已经经历了数十年。建筑钢结构的优点多多，相比较传统的混凝土结构和砌体结构等，它性能稳定，质量轻强度高，抗震性能好，施工时可以在厂房进行加工再到现场装配，不仅装配的完整度好精密度高，而且能够大大的加快施工进度缩短工期。同时基础造价低，材料可回收和再生，节能、省地、节水。作为一种绿色环保建筑，在高层建筑钢结构设计中究竟应该从哪些方面入手呢？
一、钢结构工程设计原则
1、 钢结构设计的稳定
稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。所以我们在钢结构设计中一定要把握好稳定设计这一关。目前，钢结构中出现过的失稳事故都是由于设计者的经验不足，对结构及构件的稳定缺少明确概念，造成一般性结构设计中存在稳定设计的薄弱环节。另一方面是由于新型结构的出现，如空间网架，网壳结构等，设计者对其如何设计还没完全的了解。
2、选择合适的基础方案
根据工程地质条件进行基础设计，选择经济合理的基础方案，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告，对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。
3、结构计算简图和计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要
目前在设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效力框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。
二、高层建筑钢结构设计重点
1、高层结构设计应注意以下六个比值：
①轴压比：主要为控制结构的延性。
②剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性。
③刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。
④位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。
⑤周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响。
⑥刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆。
2、风荷载与地震荷载组成的结构水平荷载是结构设计的主要控制因素，结构内力与位移一般采用弹性方法计算，对于有抗震设防要求的结构，除进行地震作用下的弹性阶段计算外，还应验算可能进入的弹塑阶段状态。风振验算时对于建筑主体结构部分顶部有小型突出建筑时，应计入鞭梢效应，特别是对于顶部有桅杆类的结构的应着重分析。
3、高层建筑钢结构计算模型根据具体结构形式和计算内容确定，一般可采用平面抗侧向力结构空间协同计算模型。当结构布置规则，质量及刚度沿高度分布均匀时可采用平面结构计算模型；当结构平面或立面不规则，无法划分为平面抗侧力单元时，考虑采用空间结构计算模型。
4、高层建筑的基础设计，应综合考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型，确保建筑物不致发生过量沉降或倾斜，满足建筑物正常使用要求。还应注意与相邻建筑的相互影响，尤其是周边高层建筑影响，宜采用筏形基础，必要时可采用箱形基础。当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁基础或其他基础形式；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基。
三、钢结构深化设计要点
1、满足结构设计要求，体现结构设计意图
钢结构深化设计应以结构设计图纸为依据，并针对钢结构工程的特点（工程采用的钢材材质、连接件和焊材要求、摩擦面抗滑移系数和焊缝等级以及油漆涂装和防火要求）进行更为详尽的阐述与说明。对结构图中简化表述的各类钢构件精确的进行空间定位以及尺寸计算，各类构件尺寸造型以及连接形式必须以符合设计图纸的要求为基本原则。当出现无法满足结构图纸设计要求的情况后，应及时与设计方沟通，以便进行调整或优化。最终出具的深化设计图纸必须由设计单位确认后方可实施制作与安装施工。
2、符合工艺工法要求，简化施工流程
钢结构深化设计的合理与否都将经历由制作到现场安装施工的各个环节的检验，不能满足施工工艺、工法的深化设计都是失败的。深化设计必须考虑包括如构件分段分节必须满足运输和起重设备要求以及安装环节构件吊装校正措施等等一系列问题。
同时钢结构深化设计应特别注意细节处理，如劲性构件表面的油漆涂装区域标注，钢构件轴线标高定位示意图等。由于从事钢结构制作、安装一线作业工人一般不会深入研究结构图纸，因此，钢结构深化图纸更应该针对各个易出问题的工序进行详细标注，确保在施工中不出现遗漏与错误。如对劲性构件表面的油漆涂装区域进行明确标注，避免出现劲性构件表面出现误涂的情况；在深化图纸中明确构件轴线标高定位数据，避免出现构件安装反向的失误；针对复杂结构角度不易测量的问题，增设接头间距标注以便于测量复核。
3、提出合理化建议，缩短施工周期、降低施工风险
目前，各类高层钢结构工程施工普遍存在异种钢材采购、构件制作周期长，现场安装风险大等不利因素。钢结构深化设计同时，应积极思考各个施工环节的特点与难点，从整个项目管理的角度出发，提出合理的建议以优化整个项目施工流程。如在满足结构设计的前提下提议将原结构图纸中的焊接H型钢材替换为热轧H型钢材，以便缩短工厂制作周期；当采购环节受阻时，考虑将原设计厚板以高强度的薄板替代，避免影响工程进度；提议在结构钢梁上开设吊装孔或焊接吊装耳板以增强施工安全性等。
4、全盘考虑各个专业施工，提前预见设计问题
对于单位工程而言，钢结构工程在只是其众多专业工程之一，无可避免的存在与其他专业施工交叉的问题，深化设计期间应全面分析考虑各类问题，并提出合理的解决方案。如遇劲性结构与混凝土结构内部的钢筋冲突时，可调整钢筋位置或在劲性钢结构开洞处理，钢结构梁与混凝土墙面预埋件采用连接板连接时，应考虑混凝土施工误差，预留连接板调整长度。
四、钢结构住宅设计的问题对策
1、 钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导，其他专业紧密互动配合
钢结构住宅建筑除要遵循住宅建筑设计一般原则外、要注重解决：如何发挥钢结构的优势和避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板；要解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题。
2、选择和开发外墙板，是钢结构住宅建筑推广中的关键问题之一。除满足外墙板的各项技术要求外，还要做到墙板原材料因地制宜、工作化生产、运输、安装连接方便。
3、高层住宅钢结构体系节能采暖方式的研究节能住宅不仅能够降低消耗能源，有助于保护环境，而且还能够使业主的生活成本大大的减少。
4、 建筑设备与钢结构住宅配合，是住户首先遇到的问题
因此如何采用先进的技术来开发适合于钢结构住宅的各项设备是我们必须要解决的问题。
5、钢结构住宅的造价是房地产开发商最关心的问题
钢结构住宅应定位于中、高档住宅，钢结构住宅建筑是一项系统工程，应从设计、制造、运输、安装、维修和管理等环节着手加强管理和协调，从而达到降低成本，提高综合经济效益的目的。
6、钢结构要做到安全合理、节点构造方便可靠
结构抗震性能与结构布局规则性有很大关系。结构布局不规则，地震时易损坏。
国内的建筑业生产效率较低，而钢结构住宅属于高技术高效率的产业，加快对钢结构住宅的研究，将促进建筑业向技术密集型产业转化，并将带动建材、冶金、信息机械尤其是钢铁企业的发展。住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路，因为这将成为推动我国经济发展新的增长点。钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略，因此钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。
参考文献：
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[2]蔡玉春.钢结构住宅产业化的现状与进展[J].钢结构.2005-01.
[3]姜学诗.钢结构房屋结构设计中常见问题分析[J.建筑结构，2003年06期.