高层钢结构建筑工程设计及注意事项

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摘要：提高高层钢结构建筑抗震性能是增强高层建筑安全性的主要方式，这样可以提高高层建筑的质量，也能增强高层建筑的使用年限。建筑行业想要使高层钢结构建筑抗震性能得到提升，需要对高层钢结构建筑抗震设计要点进行了解和研究，并分析高层建筑未来设计方向。本文对高层钢结构建筑抗震设计要点进行分析，并结合高层建筑抗震设计理念，为我国建筑行业提供研究方向。

关键词：高层建筑；钢结构；抗震设计

1引言

随着对地震地质灾害的重视，建筑行业开始研究房屋的抗震性，通过提高建筑质量的方式减少地震地质灾害中人员的伤亡以及财产的损失。因为高层建筑存在体积大、工程大等特点，所以对高层钢结构建筑进行抗震设计需要考虑很多因素，需要设计师的专业技能和建筑物团队的实践经验。

2高层钢结构建筑抗震设计原则

2.1选择合适的建筑设计方案

建筑设计人员需根据选择的建筑区域合理规划建筑设计方案。建筑设计人员需要根据所选区域的地理条件和天气状况，决定高层建筑的楼层高低，完成对高层钢结构建筑框架的建设。建筑设计方案的内容需体现每个区域的作用，避免造成区域浪费，也可提高高层建筑的功能。建筑设计人员可以聘请专业的钢结构设计师完成钢结构设计工作，也可以参考国内外众多高层建筑的设计方案，对设计的精髓进行掌握和学习，最主要是结合建筑区域的各种条件选择适合完成建筑施工的设计方案。

2.2重视高层钢结构建筑体系

高层钢结构建筑是维持高层建筑稳定性的重要基础，建筑设计人员需重视高层钢结构建筑的建设，为建筑建立良好的框架。建筑设计人员想顺利完成高层钢结构建筑的建设，需要从材料选择和方案确立两个方面入手，建筑设计人员需要选择优质的钢铁材料完成框架的搭建，在此过程中尽量选择施工效果明显的机械设备，以此提高建筑的完成效率。建筑设计人员需选择合适的钢结构体系建造方案，主要考虑居住人口数量、居住人口密集程度对钢结构进行设计，并通过虚拟技术判断钢结构设计的合理性。

2.3合理规划建筑区域

现代科技发达，建筑设计人员可以通过使用地震检测仪器判断地震频发区域，为保障建筑设计人员的人身安全和居民的人身安全，建筑设计人员需合理规划建筑区域，避免选择有地震发生趋势的地区，避免造成较大的安全隐患。对普通地区进行建筑区域选择时，建筑设计人员需对人口密集处建筑逃生通道，保证人民的生命安全和出行安全。合理规划建筑区域是建筑设计人员需做好的前期工作，其会影响高层建筑的整体防震性，并对未来城市的规划建设起着重要的作用。

3高层钢结构建筑抗震设计要点

3.1控制结构特点

建筑设计人员最先要完成钢结构的设计，保障钢结构的坚固性和稳定性，可以通过使用抗震性较好的材料实现。在完成钢结构的搭建后，建筑设计人员需要对钢结构进行弹性检测，确保钢结构具有足够的弹性抵御地震等灾害，这样能减小地震对建筑的破坏程度。高层建筑属于竖向结构，对地面产生着较大的重力作用，建筑在遇到地震等灾害时，竖向结构会发生改变，所以建筑材料需提高钢结构竖向结构的稳定性。

3.2贯彻抗震设计理念

建筑设计人员需贯彻抗震设计理念，以提高高层钢结构建筑的防震性。建筑设计人员需考虑钢结构的承载能力，对建筑空间布局进行适当调整，以提高高层钢结构建筑的稳定性。高层钢结构建筑主要以宽敞为主，带给居民较好的居住体验，因为高层钢结构建筑的设计决定高层建筑的外观和性能，所以建筑设计人员需贯彻设计理念。建筑设计人员需选择质地较硬的钢铁材料，以免出现钢结构弯曲等状况造成安全隐患。建筑设计人员可以通过积累实践经验验和参考国内外优秀的抗震设计案例，掌握基本的抗震设计理念。

3.3采取抗震措施

建筑设计人员需采取抗震措施，在建筑材料的选择上，建筑设计人员优先选择抗震性良好的材料，尽量选择密度大、分子间联系紧密的施工材料。建筑设计人员在确定建筑设计方案内容时，需重点关注逃生通道的建設和遭遇灾害的条款，以此加强建筑设计方案内容的严谨性。建筑设计人员需采用独特的建筑材料搭建工艺，提高高层钢结构建筑的抗震性与消震性，既能提高人们居住的舒适程度，也能提高房屋整体的安全性能。建筑设计人员需在施工后期展开防震措施检测工作，确保建筑采取的防震措施达到标准。

3.4考虑高层建筑整体性

建筑设计人员在对高层钢结构建筑进行设计时，需考虑高层建筑的整体性，结合高层建筑的受力特点使建筑满足防震要求。建筑设计人员需提高钢结构各部件联系的紧密程度，并调整钢结构各部件的受力强弱关系，确保钢结构受力均匀。建筑设计人员需重点考虑高层建筑的总体性，避免强化局部结构稳定性而造成建筑受力不均的状况，并将钢结构变形区域做好转移等工作，这是提高高层钢结构建筑抗震性能的手段，也能强化高层建筑的整体性，减少地震地质灾害对建筑质量的影响。

4建筑钢结构工程设计注意事项

4.1在建筑钢结构工程设计中软件的对比

在设计建筑钢结构图的时候，必须要同时做出构件表与材料表，并且其间包含了最早的材料计划。在拿到图纸后第一件事就是将材料计划进行制定。而在进行深化设计的过程中，往往是通过电脑软件进行设计的，当前市面上有不同品牌、不同功能的设计软件，不同的软件都有着不同的优缺点。比如说普通门式钢架，要求在短时间内完成，那么使用CAD软件就能够轻松实现，CAD软件的图形编辑功能相当全面，同时能够支持二次开发，并且在图形格式的转换上也相当便捷。比如说将EXCEL表格导入到CAD，给材料表格的制做带来极大的便利。但是CAD也有一个致命的缺点就是无法观看3D模型；TEKLA与PKPM这两款软件能够观看3D模型，同时3D模型也能够生成2D加工详图，并且也具备2D的绘图以及碰撞线校验功能。而TEKLA与PKPM软件的缺点就是在生成的工程图纸上无法进行详细标注，并且清晰度严重不足，造成浪费了大量的时间在调图上。除此之外TEKLA软件的出错率较低，通常在高层、多层建筑中较为受欢迎。

4.2建筑钢结构设计步骤

建筑钢结构在绘图前，绘制人员必须要对整体钢结构进行了一个全面性地了解，了解制图规范，确立深化设计流程：（1）首先，对钢结构设计图进行了解；（2）其次，和相关专业进行沟通、交流；（3）第三点，制做模型并将详图绘制出来。详图在设计上主要运用CAD软件以及TEKLA软件进行建模。除此之外采用国内的PKPM软件也是可行的。

4.3关于建筑钢结构工程的稳定性

（1）想要确保钢结构稳定性，就必须要从结构的整体出发；（2）根据钢结构的整体硬度与可靠性来看，最好是通过折减系数法与临界压力求解法来进计算。在轴心压杆稳定的计算上也是运用这两种方式进行。（3）在进行弹性稳定计算的时候，不能够只考虑到结构的整体性，同时也要对二阶分析进行关注。因为结构内力会因为柔性构件变型量而产生差异。设计建筑钢结构必须要严格按照结构的设计要求进行，并且对于强度与稳定性的区分方式进行掌握。强度的大小在于使用材料的性质，稳定性则是在应对强度问题的时候，必须要找到其不稳定的平衡状态。

5建筑钢结构工程设计的规范

5.1钢材的选择

（1）现阶段国内的钢材品种多，而且质量良莠不齐，想要从中选择出最合适的钢材难度相当高；（2）在建筑工程中，钢结构建筑的种类也越来越多，不同建筑物对于钢材结构的强度、荷载、变形度等要求也都各有不同，如果选择了不适用的钢材，不仅造成浪费，也给整个建筑工程带来了安全隐患，因此钢材的选择是相当重要的。

5.2确定建筑钢结构的适用性

现阶段钢结构主要的运用对象是跨度大、荷载量大、规模与型体复杂的高层、多层建筑物中。对于安装拆卸的便捷、承重负荷的上限、以及振动幅度等方面都有严格的要求，所以在钢结构设计的时候，要对整体施工内容都要进行全面性地分析与总结，并且认真考虑设计出的钢结构能否符合工程要求。

6结语

根据高层钢结构建筑抗震设计要点，提高高层钢结构建筑抗震功能是建筑设计人员当前的首要任务，建筑设计人员想要提升高层钢结构建筑抗震功能，需要完成对高层钢结构建筑抗震设计的熟练运用，通过在实践中积累经验，才能保证建筑设计人员顺利完成高层钢结构建筑抗震设计工作。建筑设计人员在实现高层钢结构建筑抗震设计过程中会遇到难题，只要建筑设计人员以为人民创造良好的居住环境为目的，就能顺利完成高层钢结构建筑抗震设计，提高高层建筑的质量和稳定性。

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作者:孟萌 单位:河南省城乡建筑设计院有限公司