高层建筑钢结构的若干探讨

摘要：自从最早的一幢由钢建成的高层建筑出现在芝加哥后，随着地价与人口的迅猛增长，对钢结构建筑日益增长的需求，以及对钢结构建筑结构体系研究的日臻完善，高层建筑钢结构得以迅速发展。由于我国国民经济的高速发展，加之钢结构体系具有的施工快、造价低、结构性能好、强度高等特点，使得以钢为结构体系的高层建筑建设在我国持续高速发展。目前，中国已成为产钢量最多的国家，主要原因在于相比其他材料而言，它更具备高、大、轻三个优势，且在高层建筑中钢已成为主要的材料，有的高层建筑仅由钢建成。既然钢在我国占着举足轻重的地位，我们也应了解高层建筑钢的抗压性、面积小等特点，及安装钢时应注意的问题，只有把握钢最基本的特征，才能解决高层建筑钢结构建设时重视的防水、防火等问题。本文简要的介绍了高层建筑钢结构的特点，安装及设置时应注意的问题。

一、高层建筑钢结构的特点。

钢的材料有多种，主要含量是碳与铁，但为了保证其韧性，碳的含量相对较少。虽然我国是产钢量第一的国家，可是基于我国钢建筑起步晚，它的建造规模、数量与我国整体经济实力是不相称的。但钢固有的高抗压、施工速度快、延展性好、污染小，可以称得上是绿色环保建筑，加之从国外引进大量钢的设计理念与技术等的改进；其次，钢结构建筑主要材料从国内采购，价格相对从国外采购的少，质量也有保证，加上钢的施工速度快，质量也有保证，导致我国钢结构建筑发展异常迅速。以下具体介绍高层建筑钢结构的特点。

1、高抗压、抗震、较好的延展性。钢自重一般比较轻，且韧性强，面积大，所以可承载的负荷量大，导致抗压能力强，不易造成房屋倒塌等现象。另外，钢结构的延展性好，使部分构件易进入塑性。钢结构的建筑之所以有良好的抗震能力，主要原因在于采用了弯型钢构件做成的三角型屋架体系，构成了牢固的钢结构体系，发生地震时，房屋的地震作用可以减少一半。在高烈度地震区，人们对房屋的抗震能力要求高，这种结构体系在那里得到充分的利用。

2、施工速度快，钢质量有保证。施工时采用钢结构可提供较大的空间，方便工作的实施，如建造柱子时，工人可同时安装柱、框架及对柱子进行装修，这样既减少了工作时间，又提高了工作效率。钢的构件一般是在工厂由专门的员工制造，加工精度高，增加了制造钢的专业性。另外在工厂制造，减少了工地模板储运等作业时间及砂石堆放所需要的场地，这些都使得钢的质量得到很好的保证。

3、钢结构的建筑污染少，使用中易改造。钢结构施工时，无粉尘污染，噪音小等特点使得钢结构的建筑成为了绿色环保性建筑，它的使用得到国家政策的大力支持。其次钢结构可重复利用，减少了矿产资源的开发，节约了社会资源。钢结构建筑在使用中易接高，扩大楼面时易分割，变动的灵活性大，在进行房屋部分微调时，也减少了工人的工作量。

二、钢结构的发展及其安装。

高层建筑的发展体现了国家的建筑科技、综合技术水平，更象征建设部门财力雄厚。我国高层建筑钢结构建筑已有二十多年的历史，在设计与施工中累积了不少经验，研究人员借助这些宝贵的经验加强对技术改进，才使得我国的高层建筑钢结构得以较快的步伐发展，但钢结构设计行业该如何发展，我们必须要了解。其次，随着钢体系技术的不断发展完善，钢材与混凝土合用的技术在高层建筑中得到广泛的应用，促使钢结构体系技术得到有效改进。钢结构的正确安装是保证建筑安全的根本，这就要求我们知道高层建筑钢柱是怎么被安装的以及在钢柱安装应考虑到框架梁的制作等各方面的问题。下面粗略的谈论了钢结构的发展及安装。

1、钢结构的国产化及设计的国产化。在我国刚进入钢结构建筑的建造时，大部分钢材料都是国外进口，但随着国内钢技术的发展，我国开始自产钢，进口的材料数量减少，大部分都是由合资企业生产的，质量也得到有效的保障，现在我国钢的性能指标已优于国外同类产品。钢结构设计分为设计图与施工图阶段。目前，国内已建立多个研究基地，对钢结构进行优化，研发各种耗能的支撑减震体系等。

2、钢结构的体系得到有效改进。以前的超高建筑主要采用的是钢结构、型钢混凝土、钢管混凝土，但现代钢结构的体系越来越多的采用巨型柱及巨型框架，满足了超高层建筑对钢结构体系的需要。钢管混凝土基本原理是依据钢管对核心混凝土的约束作用，增加核心混凝土的抗压能力，从而使钢管混凝土具有更强的抗压与压缩变形能力。根据此原理发展起来的是巨型框架，它的特点是布置灵活，主次结构受力明确，更适用于大型复杂的高层建筑.

3、高层建筑钢柱的安装。不同层级的建筑，所需的钢柱构件是不同的，但钢柱的长度误差最多不超过三毫米，这主要考虑了钢柱在制造过程中易变形的原因，弥补了易变形的缺陷。其次在安装钢柱时，上下两节截面必须完全相等，且位置也不能随意倒换。

4、钢柱安装应考虑到框架梁的制作。钢柱在框架梁的安装中起着横向阻力作用。为保证框架梁与钢柱连接的节点处的可靠与精确性，框架梁上比设置悬臂梁，悬臂梁与钢柱的连接处应采用剖口熔透焊缝，以增加它们之间的牢固性。

三、高层建筑钢结构设置适应注意的问题。

社会经济的高速发展，导致人们法律意识增强，对自己防卫意识增加，越来越多的人关注环保与安全等问题。不再轻易被丰富的物质生活所满足，取而代之是对身体健康的追求。这就要求在建造高层建筑时，把人们关注的防火、防水等问题充分考虑进去，尽量减小火灾等发生的概率，特别是考虑钢结构的稳定设计，减少广大人民对房屋安全问题的担忧，让群众买房安心，使用的更放心。加强对钢结构的设置等问题关心，能降低建筑建设成本，有力打击豆腐渣工程。下面简要的介绍了高层建筑钢结构设置应注意的问题。

1、注意排水的问题。水对人的重要性就不必说了，日常生活也缺少不了水。除了考虑生活用水，还得考虑水的利用率，如水的循环利用等问题，这都要求对水设备的合理设计，但水管的位置、空间距离都与钢结构的存放分不开。在设计钢结构时就应把这些问题都考虑进去，做到既经济又发挥了好的效果。其次，屋面漏水是居民最无法容忍的事情，这就首先要求在设计阶段把好关，以减少漏水的机会；除了注意这个环节外，还要在施工时注意施工质量，尽量克服各种难关，给居民最舒心、安心的服务。

2、防腐的处理。钢结构易生锈，在安装钢结构时，应人工除锈、喷雾除锈等来保持钢结构表面的干净，只有这样，才能延长钢结构的使用寿命，其次，这些微小的因素都会威胁到人的安全。螺栓是连接着框架梁与钢结构的桥梁，若螺栓生锈，必会导致架梁交界处不稳定，甚至会出现架梁倒塌等现象，因此保持螺栓的干净也是我们要注意的。

3、防火的处理。钢结构的优点是导致高层建筑快速发展的因素，同样，它的缺点也会阻碍它的发展。例如钢结构是很好的导热材料，耐火性差，所以在使用中，我们应重视对钢质量证明文件的检查。其次，对钢构件安装完后，应对轴线进行检查，看是否发生变形等现象，若发现可疑现象，立即给予重视，不应害怕自己承担后果不予上报，这样会造成更大伤害，让老百姓的生活的更加艰辛。

4、钢结构稳定性的设计。钢结构若不稳定，房屋的年限就无法得到保证，国家将会面临严重的损失，给人民的生活带来巨大的伤害。这就要求钢结构的设计考虑到整个体系及组成部分的稳定性。现今钢结构主要是依据平面体系来设计的，为保证平面结构的稳定性，就需从整个结构布置着手处理。其二，还必须注重计算框架柱的稳定时所用的计算长度系数，是根据框架整体稳定分析得出的。另外还有一个细节是不容忽视的，钢结构的细部构造与构件的计算需有效的配合，使二者保持一致性。

总而言之，我们要重视高层建筑钢结构的主要功能，只有抓住主要功能，利用高科技，对钢结构进行改良与优化，才能更好的为人们服务。同时也要看到钢结构的优点，对高层建筑的建设充满希望，一起为高层建筑的发展做出巨大的贡献。