高层钢结构工程设计与施工应用范文

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【摘要】现阶段高层建筑层出不穷，各种形式的结构类型也在不断涌现，钢结构凭借其高强度、低自重、抗震性好等特点在高层建筑建设过程中普遍采用，相较于混凝土和砖混砌体结构，钢结构稳定性好，便于安装，大大提高了建筑工程的工作效率，但是钢结构本身也存在一些缺陷。论文从高层钢结构的工程设计与施工两方面进行分析。

【关键词】高层建筑；钢结构工程；设计；施工

1引言

现代钢结构的加工和安装成本低、施工速度快，钢结构可以按标准和规范要求进行大量的规模化生产，装配时各个构配件之间具备通用性、互换性，使得钢结构加工和安装形成了一体化，类似于流水线装配的工程生产建设过程，降低了建设成本，提高了施工速度，缩短了工期，同时因为钢结构的易加工性，可以根据需求制作特定形式的构建进行装配，兼顾艺术性，同时能够满足超高度和超跨度的要求，在整个高层钢结构的设计施工过程中使建设企业等待周期变短，施工企业不但缩短了建设周期,同时提高了经济效益。

2高层钢结构工程设计应用

2.1高层钢结构工程设计基本原则

高层钢结构工程设计的基本原则包含结构稳定性、结构基础选择、计算简图与方法的选择3个方面。

1)高层钢结构由于在施工、使用过程中的特殊环境，对其稳定性要求非常高，如果在设计过程中忽略了稳定性这一重要因素，就可能会在施工、使用过程中出现问题，甚至出现安全事故。稳定性方面的问题一般都是由于设计人员缺乏经验，未能充分掌握钢结构稳定性概念，或者对部分新型的高层钢结构了解不够透彻等原因造成。

2）高层钢结构设计过程中要，注意对建筑工程项目实地的水文地质条件进行勘察，在勘察数据的基础上进行高层钢结构基础的相关设计，才能保证选择合适的基础方案，同时注意对设计完成的基础进行验算，保证设计方案的经济性[1]。

3）在高层钢结构工程设计过程中，现有的设计很多仅仅只针对框架柱的稳定进行计算，而建筑工程项目建设过程中可能存在很多类型的框架结构形式，在高层钢结构工程设计过程中要选择具有典型性的框架结构类型条件，确保在设计计算过程中能有效保证计算的准确性。

2.2高层钢结构工程设计注意事项

1）在进行高层钢结构工程设计过程中，要充分考虑到建筑物自身条件、承受荷载的能力、具体的使用功能、钢结构制作安装方式、选取的材料是否满足使用要求等方面，同时保证高层钢结构具有良好的抗震性能、防火性能。在进行高层钢结构布设时，还要结合高层钢结构具体的使用情况来进行综合考虑，减少外部原因造成的扭转效应，保证各部分的抗侧力强度，从而满足建筑物的使用要求。

2）高层钢结构的主要组成部分就是各种类型的钢材、附件等，在选用时要严格按照相关标准规范选用合格钢材、连接件、焊接材料，主体部分的抗拉强度、延展强度、冷缩度、硫碳等物质含量等相关参数，在设计过程中必须要保证满足使用要求，特殊区域还要结合建筑物周围的水文地质、环境等因素进行合理选择[2]。

3）高层钢结构设计过程中涉及抗震时，要严格依据抗震设防烈度、结构类型、建筑高度来决定采用合适的抗震结构，在此要结合建筑结构的高度、系统情况、施工现场条件来考虑刚柔度，综合性地进行判断，以达到能够满足基本变形需要的同时，还能保证强度和承载要求。

4）高层钢结构工程设计过程中，要考虑到建筑的防火、抗火性能，钢材虽然是不燃材料，但是很容易受温度影响，特别是火灾状况下，钢材的膨胀系数增长导致钢材丧失基本强度，容易引起钢结构的倒塌，所以在高层钢结构工程设计过程中要对其进行加强。

3高层钢结构工程施工

1）高层钢结构工程施工中钢柱、钢梁是最重要的基础构件，由于各类建筑工程项目设计的差异，就需要建筑工程施工单位对钢材进行切割、焊接、打孔等操作来进行制作。钢柱主要承载了建筑竖向荷载，受上部荷载作用，会发生一定的弹性形变，在下料过程中要适当进行控制，不能死板地依据构建制作长度进行切割等操作，同时形状相同的钢结构构件会因为使用部位、环境的不同采用不同型号的钢材进行制作，在钢柱的制作过程中，要对其进行标记，避免发生用料错误、安装错误的情况出现，结合建设项目高度、钢柱自重、形变量、焊接情况对其标高进行严格控制[3]。钢柱制作完成后，钢梁部分同样也要注意，本身高层钢结构工程属于框架形式体系，钢柱、钢梁之间的连接多是使用刚性连接，这就要求钢梁必须是贯通型结构，同时附带很多与其他构建相连接的部分，这就导致其制作的工艺要求比较高，可通过上下翼缘处设置横向加劲肋的方式与钢柱等构件连接，条件允许情况下，尽量提高钢梁的制作、安装精度。

2）高层钢结构工程施工中，在钢柱、钢梁制作完成进行现场安装时，要考虑钢结构与基础如何进行相连，而连接的方式在设计过程中就已经考虑到，大部分采用预埋地脚螺栓的方式进行，而地脚螺栓埋设质量会直接影响钢结构安装的施工质量以及整个工程施作的难易程度，所以在进行地脚螺栓埋设时要严格控制相关参数，准确进行测量，及时进行定位复测，控制浇筑过程，保证钢结构安装工作顺利进行。

3）在高层钢结构工程施工工程中会大量涉及吊装工作，要严格按照相应的吊装标准进行操作，在钢结构构件进行吊装以前，必须认真检查各个钢柱、钢梁、附件的标高、间距等参数，同时依照设计顺序进行有效组装；吊装过程中要依据前期所做标识，将正确的构件进行有效连接，避免出现安装错误，对于超长、超宽的钢结构构件，在设计制作过程中要充分考虑到构件起吊点的选取，在保证安装方便、安全的基础上为钢结构构件预留吊装用孔洞；吊装工作过程中要按照起吊规范要求、钢结构设计要求进行吊装。

4）在高层钢结构吊装过程中会将高强度螺栓穿入进行安装，在这个过程中要保证高强度螺栓穿入方向是一致的，截面为箱形的构件，可以从内部穿入，外侧紧固。穿入完成后依照设计及规范标准要求，添加规定数量垫片，若存在误差不能强行将螺栓穿入，因为强行穿入螺栓会破坏螺纹造成螺母的安装困难，进而影响整个系统的螺栓连接强度，需要使用专用工具进行纠偏，使得安装顺利进行，避免产生结构间的位移。

各螺栓螺母安装完成后，要进行初拧、终拧两道工序，大型复杂构件还需要加入复拧工序，之所以采用复杂的拧装工序，主要是为了避免钢结构件在安装时，部分节点进行紧固后对周边产生位移影响，避免位移影响累计导致的安装强度不足，初拧、终拧过程中不可将一个点拧紧再去处理下一个点，需要交替进行，避免某一螺栓一次拧到初拧、终拧值的现象，在拧紧后紧固值扭力应等于规范标准设计的标准扭矩。

4结语

高层钢结构设计与施工作为建筑工程过程中的重要组成部分，本身具有低自重、高强度、施工效率高的优点，越来越广泛地用于高层建筑中，随着高层钢结构设计水平的不断提高，钢结构本身的缺点会逐渐被技术填补，而在施工中所存在的问题就要严格依照相关的规程标准进行操作，以保证施工质量，只有这样才能保证钢结构在国民经济发展过程中的应用效果，充分发挥它应有的作用。

【参考文献】

【1】贾树军.建筑钢结构工程设计及其注意事项[J].住宅与房地产,2017(3)：98.

【2】韩德民;于世叁.浅析建筑钢结构的施工与质量控制措施[J].黑龙江科技信息,2009(14)：263.

【3】张景丽;康云健.钢结构工程质量控制方法及工程应用[J].科技创新与应用，2015(10)：229.

作者：金学成 单位：宝塔国际石化工程技术有限公司