高层建筑钢结构设计的安全问题探究

摘要：随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，高层建筑钢结构的迅速发展，结构理论和建造技术也不断得到提高，但是在高层建筑的结构设计中却存在这很多的问题，本文就高层建筑设计的一般原则、高层建筑钢结构设计中存在的安全问题及高层建筑钢结构设计的技术要点分析进行探究。

关键词：高层建筑；钢结构设计；安全问题；探究

中图分类号：TU208 文献标识码： A

引言

随着城市化建设的大步发展，高层建筑在城市建设中的比例进一步加大。高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。在每个结构设计过程中，都应该进行认真的分析和计算，并且要不断地进行优化设计，最终达到安全、适用、经济、合理的结构设计结果。

一、高层建筑钢结构设计的一般原则

（一）关于高层建筑钢结构计算简图的选取原则

在高层建筑的结构设计和受力分析过程当中，要进行相关的计算，而计算简图是进行结构设计计算的基础，所以计算简图的选取恰当与否关系着高层建筑的结构设计是否合理，也关系着高层建筑的使用是否安全可靠。在进行高层建筑钢结构计算简图的选取时，要特别的仔细认真，这样才能保证结构设计计算结果的可靠，保证高层建筑的安全建设和使用。同时，计算简图要有一定的构造措施和构造方法来保证安全，尤其是建筑节点在图纸上和实际中略有差别，必须保证计算简图的误差在允许的设计误差范围内。此外，设计工程师要仔细的分析软件计算的结果，避免因为不同计算软件的计算结果而造成比较大的计算偏差和失误。

（二）关于基础设计和建筑钢结构设计的方案选取原则

高层建筑的基础比较深，基础设计要考虑多种因素。高层建筑的基础设计必须参考详细的地质勘探报告，然后结合地区的地质条件进行基础的合理设计。同时，采用哪种高层建筑的结构类型也影响着基础的设计工作，不同的建筑类型的荷载不同，高层建筑的基础设计必须与结构类型和荷载分布相一致。综合考虑各种因素来确定基础的设计工作的目的是使地基的稳定性能和承载能力发挥到最大。

（三）关于计算结果正确性分析的原则

随着计算机技术的不断进步，计算机应用软件不断地加入到高层建筑钢结构设计的分析计算当中，但是与建筑钢结构设计有关的软件的品种数量众多，不同的软件品种的计算方法、流程和编程实现方法不一定相同，导致了有关结构设计的计算结果存在着许多差异。设计工程师要正确认识和分析这些计算结果的差异，充分了解所采用的计算软件的计算范围和计算条件，要在仔细审核的基础上进行仔细的判断，排除人工数据输入的错误，才能够得出所需要的正确结果。

二、高层建筑钢结构设计中存在的安全问题

（一）主梁有次梁处附加筋问题

基础结构设计当中，在梁下部的作用力点附以钢筋，做到集中荷载由另加的横向钢筋结构来承重。梁截面高度范围不同，加不加筋对于主梁来说选择也不同，当主次截面相差很大时，主梁就不用加钢筋了，因为荷载较小，没有必要。反而如果相差不大，次梁荷载相对来说较重，就需要添加附加钢筋来分担次梁的承重，实现安全性。针对箱、筏基础底板跳板的阳角问题，如果说底板的钢筋是双排并且两个方向同时有的话，阳角不能够决不允许添加辐射筋。

（二）弹回再压缩设计

开挖基坑时，会有一部分基地反弹受到约束，那就是摩擦角范围内的坑边的基地。然而坑中心地基没有周围其他东西的影响，基土是可以实现反弹的，针对回弹部分，人工可以进行清除工作。不过并不是所有的坑基中心都需要人工清理，针对小基础的坑底，坑底约束力较大，回弹可忽略不计。

（三）梁、板的计算跨度

梁板结构的意思是，用刚性支座梁，放在梁的中心线位置，这时候梁板就相当于截面板。如果梁是扁的的话，高度和厚度基本等同，长度和弯矩选择梁中心位置即可，同时加上两者的较大值配筋。

（四）建筑钢结构空间布局不合理

钢结构在设计前期，如果设计人员没有对业主对于建筑物的使用要求进行充分的调研，而只凭自己主观或是套用固定的设计方案进行设计，那么所设计出来的结构则可能无法满足业主的要求，同时在安全上也会留下了隐患.另外就是建筑空间布局，这对结构的功能性将会产生较大的影响，同时如果空间布局不合理，还会无形中导致建设成本的增加，对整体建筑的寿命也会产生较大的影响。

（五）高层建筑钢结构受力性能

对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

三、高层建筑钢结构设计的技术要点分析

（一）钢结构选型与布置

在高层建筑钢结构设计的选型之中一定要注意，充分考虑周边的环境以及材料质量和预算，同时在内部设计的时候一定要考虑不同的位置使用不同的建筑材料，做到因地制宜，切不可因为省事而使用相同的建筑材料以及不是布置，因为不同的建筑位置以及结构要求是不同的，并且不同的建筑墙面、柱子与墙梁对于力的要求也是不同的，因而，我们要根据不同的建筑力度、强度等要求选用合适的钢结构和布置。

（二）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。

（三）构件的设计

构件设计中首先要做的是选择材料。这一要求虽然是老生长谈的一个问题了，但是要想真正的做到这一点也是非常难的。所以，我们要在建筑施工之前建立一套完整的有材料采购到建筑施工一条龙的监督体系，这样就可以在一定程度之上保证共建设计材料的质量问题；其次，我们还要保证施工过程之中的质量问题以及技术问题，尽量使用技术以及经营都比较充足的施工人员去施工，这样在一定程度之上就为建筑的质量问题提供了一份技术保证。

（四）优化建筑位置及朝向设计

建筑选址是很重要的一个环节，需要考虑到城市其他设施的空间布局，把对城市的影响最大化。建筑物的位置选择和朝向设计是设计师要考虑的首要因素，人们的生存依赖于阳光，在明亮的环境中更有助于培养愉悦舒适的心情，在建筑设计时，依照当地的自然环境，让建筑物朝向光照时间长的方位，这样就可以减少用户在用光方面资源的消耗和浪费。提前设计好日影图，使建筑物最大程度上接受太阳的照射，以此来确定建筑物的位置和走向。由于我国大部分的地区都在北半球，因此建筑物坐北朝南的情况居多，建筑体南面的开窗要尽可能大，而其他防卫的窗户面积越小越好。减少热能的损耗，使得用户在不实用空调暖气等设施的情况下，也可享受怡人的温暖。

结束语

综上所述，我们对高层建筑钢结构设计中应注意的问题进行了一个简要的分析，了解到了高层建筑在钢结构设计之中应该要注意哪些问题。从中发现高层建筑已经逐渐地成为了一座城市的标志，其设计建造质量的好坏显示着我国城市化的发展水平，保证高层建筑钢结构设计的合理性，提高整体结构的稳定，对于我国城市化发展有着十分重要的作用，通过研究相关问题，并针对性地采取有关措施，具有十分重要的现实意义。

参考文献：

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