[關鍵詞]建筑 鋼結構 設計 

　　伴隨著科技的快速發(fā)展，在房屋建筑中廣泛使用了新型材料。由于高層建筑與高聳大跨度結構中具有的優(yōu)越性，使其在非居住建筑領域獲得更加廣泛的應用，這同時也成為二十一世紀建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。 

　　一、建筑鋼結構設計特點 

　　1.鋼結構材料具有較高的強度，塑性與韌性要比其他鋼材建筑材料好，例如與木材、磚石作比較，其強度要高出很多。因此，在大跨度和大荷載的結構構件中頻繁使用。鋼材的特點還有良好的塑性與韌性。良好的塑性，在一定的條件下結構不會因為超載而產(chǎn)生斷裂；良好的韌性，結構能夠很好的適應動力荷載。鋼結構具有的延伸性與吸能力還令其抗震性能十分優(yōu)越。另一方面，鋼材具有極高的強度，制作的構件截面極小且薄，受到壓力時能夠符合穩(wěn)定的要求，有時無法充分發(fā)揮強度。 

　　2.均勻的材質(zhì)，鋼材內(nèi)部組織十分接近向同性和勻質(zhì)，同時在一定的應力幅度范圍內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此，鋼結構實際的受力狀況比較符合工程力學計算的結果。在冶煉與軋制過程中鋼材的質(zhì)量能夠獲得十分嚴格的控制，材質(zhì)在極小的范圍內(nèi)波動。 

　　3.鋼結構的制造比較簡便，施工時間比較短。鋼結構需要的材料比較單純并且屬于成材，加工十分簡便，并且利用機械進行操作，因此，通常在專業(yè)的金屬結構廠將鋼結構制作為構件，具有較高的精確度。在工地上拼裝構件，可以使用安裝便捷的普通螺栓和強度較高的螺栓，有時候還能夠在地面上進行拼裝及焊接成比較大的單元之后進行吊裝，以便能夠盡量縮短施工時間。除此之外，已經(jīng)建好的鋼結構進行加固和改建也比較容易，采用螺栓對結構進行連接時可以根據(jù)需求實施拆遷。 

　　二、建筑鋼結構設計原則 

　　鋼結構設計必須具有充足的強度、剛度以及穩(wěn)定性，整體結構達到可靠和安全要求；結構應當滿足建筑使用的要求，具有較好的耐火性；設計結構方案盡量節(jié)省材料，減輕鋼結構自身重量；最好能夠縮短制造與安裝的時間，節(jié)省工作日；鋼結構構件應當方便維護和運輸；在有可能的條件下，盡可能保證美觀，尤其是外露結構，需要符合建筑美學的要求。按照以上原則，結合實際情況的各項要求，整體考慮結構具有的經(jīng)濟性、設計特點和施工合理性等。 

　　1.梁柱體系。平面一般利用梁柱普通體系。梁使用熱軋焊接鋼梁，焊接柱為箱型鋼柱，設計整個結構為剛性框架結構，由梁、板和柱承擔豎向荷載。框架中的梁和柱、梁和基礎全部按照剛性進行設計連接，現(xiàn)場利用高強螺栓與焊接共同發(fā)揮連接作用。 

　　2.抗剪設計。計算分析表明，在整體水平荷載與地震力發(fā)揮作用下，上述局部結構體系的剛度比較弱，因此需要利用布置中心很好的抵抗水平上的荷載。鋼框架剪力墻結構系統(tǒng)中間部分的樓梯和電梯之間利用鋼筋混凝土剪力墻，以便能夠很好的抵抗水平外力造成的沖擊。 

　　3.樓蓋體系。各層樓蓋通常使用鋼筋混凝土，按照結構計算樓蓋厚度為110mm，在計算結構中，該樓蓋具有足夠的厚度，符合無限剛性的平面假定。 

　　三、建筑鋼結構設計問題及對策 

　　（一）獨立基礎設計荷載取值不恰當 

　　多層鋼筋混凝土框架建筑大部分使用獨立基礎，當主要地基受力層沒有軟弱粘性土層時，沒有達到8層并且高度不會超過25米的民用框架房屋或者多層框架廠房，可以不驗算地基與基礎的抗震承載力。也就是說，在8度之內(nèi)的地震區(qū)域，大部分多層鋼筋混凝土框架房屋可以不實行地基與基礎的抗震能力的檢驗�？墒窃O計這些房屋的基礎時應當考慮風荷載造成的影響。整體計算多層鋼筋混凝土框架房屋時，必須記錄風荷載，不要因為風荷載不發(fā)揮作用就不進行考慮。 

　�。ǘ�）基礎結構實施的設計 

　　為了確保構件具有的延性，應當在梁內(nèi)配置符合要求的鋼筋。耐火極限是兩小時，預應力筋無粘結的保護層厚度應超過40mm。當前高層斷肢剪力墻系統(tǒng)出于埋置深度的考慮，通常會設計地下室�；�礎則會利用樁筏基礎。怎樣對樁實行合理造型，將會對地下室的整體設計產(chǎn)生重要的經(jīng)濟影響。 

　　比如某一建筑工程，上部十九層帶地下室，經(jīng)過詳細勘察，可以選擇25米的預應力管樁，單樁樁長是34米，承載力特征值是900kN。使用25米樁共計290根，使用34米樁共計200根。通過比較樁身分析兩種設計方案，總體樁延米數(shù)量相當，可是需要滿樘布置25米樁，筏板厚度需要1200mm，而34米樁則采用墻下布置，可以將筏板減少到900mm，具有顯著的經(jīng)濟性。因此，應當對基礎選型的設計方案進行比較，才可以確定最終的合理經(jīng)濟方案。 

　　（三）平面結構設計 

　　一般來說，針對高層建筑，除了特殊的設計要求以外，高層建筑物不適合應用不規(guī)則的平面設計，應當盡量要求形狀規(guī)則和簡單，盡量均勻分布的承載力與剛度。對于不同抗震等級的建筑，其平面和突出部位尺寸的數(shù)值都應當在適合的范圍內(nèi)，同時最好不要使用重疊角部的平面圖形。設計抗震結構時，高層建筑物應當盡可能調(diào)整布置結構與平面形狀，防止出現(xiàn)防震縫。當必須設計防震縫時，針對框架結構來講，高度不會超出15米時，縫寬不應當比100mm小，當高度已經(jīng)超過15米時，應按照不同程度的烈度適當增加高度。斷肢剪力墻在高規(guī)中具體是指不超過300mm的截面厚度，各肢截面的厚度與高度比值超過4但是不會超過8的剪力墻。按照實驗獲得的數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗得出的數(shù)據(jù)，在高層建筑中對短肢剪力墻的應用增加了較多的限制，因此，在建筑鋼結構設計過程中，設計人員需要盡量或者不使用短肢剪力墻。 

　　（四）豎向設計結構 

　　高層建筑物中最為重要的就是豎向結構，他對建筑物整體質(zhì)量造成了直接影響。高層建筑物豎向應當盡量的均勻和規(guī)則，避免產(chǎn)生較大的內(nèi)收和外挑。為了確保中心的穩(wěn)定性，建筑物整體豎向結構應當屬于上小下大的造型，同時逐漸發(fā)生變化。假如豎向結構不垂直或者并不是規(guī)則的上小下達的造型，此時就要單獨外加設計來保證整體建筑物的平衡，維持穩(wěn)定性。建筑物假如屬于豎向內(nèi)收造型，站在抗震角度分析，建筑樓層側向上的剛度應超過上一樓層的70%。 

　�。ㄎ澹�樓蓋設計結構 

　　高層建筑物中的樓蓋設計，也會對整體建筑物質(zhì)量造成影響。許多公司出于對成本的考慮，一般選擇樓板預制作，這樣就會增加建筑物抗震設計風險。國家明確規(guī)定，當高層建筑物超過50米時，高層建筑物的復雜結構應當使用現(xiàn)澆樓蓋設計，混凝土等級強度不能小于C20。 

　�。�六）設計抗震等級 

　　高層建筑物更加應當重視合理設計抗震等級，設計抗震時，建筑混凝土鋼筋結構構件應當按照抗震設防分類、強烈程度、結構類別等采取不同的抗震級別，并且應當滿足對應的結構要求。 

　　結束語 

　　我們能夠看出，我國高層建筑鋼結構住宅正在高速發(fā)展，可是從設計結構到安裝制作等各個環(huán)節(jié)我們與外國建筑水平存在著比較大的距離。作為設計人員應對高層建筑的鋼筋混凝土結構進行更深一步的研究，提高我國建筑鋼結構設計水平。