高層鋼結構設計應用淺析 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學術論文 期刊文獻 年終總結 年終報告 工作總結 個人總結 述職報告 實習報告 單位總結 【摘要】鋼結構在高層建筑中的使用越來越多，在高層建筑的建造過程中如何更好的利用鋼結構，主要在于其設計方面。本文從高層鋼結構的設計和應用兩方面來探討要如何更好的深化高層鋼結構的設計和運用。 【關鍵詞】高層鋼結構；設計；應用；深化 TU392 A 一、前言 鋼結構使用在高層建筑上，其設計和施工的要求都極高，同時設計的優(yōu)劣將會影響高層建筑的使用效果以及安全性。所以，明確高層建筑的特點，將鋼結構的設計更好的融合在高層建筑的特質里面，設計出更加完美的高層鋼結構建筑，是我們研究探討的方向。 二、高層建筑結構體系 高層鋼結構的建筑設計是要從鋼結構的設計開始的。鋼筋混凝土和受力外包鋼筒系統(tǒng)運用起來是比較經(jīng)濟的系統(tǒng)，被有效地運用于大批的民用建筑和商業(yè)建筑中。一般情況， 40層以上，高度在 100 米以上的建筑被定義為超高層建筑。對于結構設 計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為六大類：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架 -剪力墻結構體系、框 -筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。 三、鋼結構設計的特點極其原則 1、高層鋼結構設計的特點 （一）對高層鋼結構的設計首先應該要考慮高層鋼材的承重結構設計，在對承重結構設計的時候需要分兩個方面進行設計，即：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。在設計的過程中要考慮到構件和連接的 強度破壞的承受能力，如果因為疲勞導致破壞或者因為鋼材過度的變形不在適合繼續(xù)承載，鋼材的結構將會轉變?yōu)闄C動體系和結構傾覆。 （二）在對高層鋼結構的設計時，必須要進行柱網(wǎng)的布置設計，在設計時可以考慮選取一榀框架單元，對柱截面和梁截面要首先進行初選。框架梁受到豎向恒荷載、豎向活荷載、水平風荷載和地震力的作用的影響。對內(nèi)力的計算時要采用分層法來進行相應的計算。 2、高層鋼結構設計的原則 高層鋼結構設計的基本原則是：結構必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，整個結構安全可靠；結構應符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；結構方案盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結構重量；盡可能縮短制造、安裝時間，節(jié)約勞動工日；結構構件應便于運輸、便于維護；在可能條件下，盡量注意美觀，特別是外露結構，有一定建筑美學要求。 （一）梁柱體系 平面采用普通梁格體系。梁采用熱軋焊接 H 形截面鋼梁，柱為焊接箱型鋼柱。整個結構設計成剛性框架結構，豎向荷載由梁、板、柱承擔。框架的梁與梁、梁與柱、柱與基礎均按剛性連接設計，現(xiàn)場連接采用高強螺栓與焊接共同作用。次梁為 H 形截面單跨簡支梁，設計主次梁時均不考慮樓蓋與鋼梁的組合作 用。 （二）抗剪體系 分析計算表明，在全部水平風荷載和地震力作用下，結構體系局部剛度較弱，因此鋼框架 支撐結構體系通過布置中心支撐來抵抗水平荷載。鋼框架 剪力墻結構體系的中間部分電梯井與樓梯間布置鋼筋混凝土剪力墻，來抵抗水平外力的沖擊。 （三）樓蓋體系 一般各層樓（ 屋） 蓋均采用鋼筋混凝土樓（ 屋） 蓋，現(xiàn)在，有部分建筑開始使用成品組合樓板體系， 樓板厚度依結構計算定為 110mm， 120mm,140mm 等。在結構計算中，認為樓蓋剛度足夠大，符合平面內(nèi)無限剛性的假定。 四、高層建筑鋼結構設計的主要內(nèi)容 1、方案設計 在高層建筑的鋼內(nèi)結構設計中，除了要考慮建筑的使用功能以及施工工藝性能外，還必須因地制宜，對方案的總體進行設計。對于高層建筑鋼結構而言，建筑承受的主要載荷是以風載及地震作用為主，這與以承受豎向載荷為主的一般建筑物不同，其設計的一個主要目的就是要減少側移，防止出現(xiàn)扭轉現(xiàn)象，避免在建筑中出現(xiàn)薄弱層面及薄弱環(huán)節(jié)。 高層建筑的抗側力結構體系的設計還需要考慮到建筑物的高度。 2、構件設計 對于鋼結構的構件及其連 接節(jié)點的設計，除了按照必要的規(guī)范及規(guī)程進行設計之外，還必須做到以下幾點。 （一）結合具體工程的實際情況對構件的結構形式進行創(chuàng)新，采用新的連接方式，形成新的連接方法與高效截面。 （二）對結構的力學計算要達到相當?shù)目煽啃缘目紤]。在進行電算之后還應該根據(jù)經(jīng)驗進行判斷，必要時還可以采用手算的方法對結果進行校核，保證將誤差控制至最低，可靠性達到最高。 （三）對于計算結果，結構設計師要根據(jù)鋼結構的實際工作狀態(tài)（這可以通過實際測算并結合結構力學知識進行估算），對一些重要構件的截面以及節(jié)點間連 接的承載力進行必要的調(diào)整。 （四）根據(jù)結構的外圍環(huán)境進行的具體設計。例如，在施工中，設備的吊裝能力較大時，進行構件設計時可以盡可能地擴大拼裝結構的規(guī)模，這樣可以大大地加快安裝速度，實現(xiàn)綜合經(jīng)濟效益的最大化。 五、高層建筑鋼結構設計中應注意的問題 1、結構選型與結構布置 高層建筑鋼結構體系一般根據(jù)其抗側力結構體系的特點分為四類：框架結構體系、框架 支撐結構體系、筒體結構體系和巨型結構體系。在實際工程中，鋼結構的設計過程主打“ 概念設計 ” 牌，應根據(jù)工程的條件和特點，綜合考慮 建筑的荷載性能、使用功能、制作安裝、材料供應等因素，擇優(yōu)選擇抗震性能良好，而又經(jīng)濟合理的結構體系和結構形式。其次，應通過力學關系的對比、鋼材結構的優(yōu)缺點整合和細節(jié)上的對比來實際考量。目前，已經(jīng)有一些針對計算數(shù)據(jù)正常與否的軟件投入到工程的設計中，不僅可以避免人工手算出現(xiàn)的失誤，還能解決結構分析階段不必要的繁瑣計算。此外，結構的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質等綜合考慮。一般來說，要遵循結構剛度勻稱，力學分布平穩(wěn)，體形力求簡單，最大限度減少荷載的影響，各層的抗側力剛度中心和水平作用合力中心重合，盡可能減小 房屋的扭轉效應，使其以最直接的線路傳遞到基礎。同時應便于施工，滿足建筑使用要求，如進深、層高、層數(shù)和平面關系等要滿足使用要求。 2、鋼結構建筑的抗震設計 鋼結構建筑抗震設計時，應根據(jù)設防烈度、結構類型和房屋高度，采用不同的地震作用效應調(diào)整系數(shù)，并采取不同的抗震構造措施。首先，結構剛柔度的選擇應該結合結構的具體高度、體系和場地條件進行綜合判斷，使結構在滿足變形要求的同時具有足夠的剛度。受彎鋼構件的板件局部穩(wěn)定可以通過限制板件寬厚比，使之達到屈曲的極限承載能力，不在構件整體失效前屈曲；或者允 許板件在構件整體失效前屈曲，然后利用其屈曲后強度達到構件的承載能力。其次，高層鋼結構應采用全剛接框架，當結構剛度不足時，可采用中心支撐框架、鋼框筒等結構形式，在高烈度區(qū)宜采用偏心支撐框架和鋼框筒結構。最后，加強各構件之間的連接，以保證結構的整體性，抗震支承系統(tǒng)應保證地震作用時結構的穩(wěn)定。 3、構件深化設計 在鋼結構工程設計中，設計人員應重視對鋼材、連接材料與焊接等產(chǎn)品標準的了解與應用。構件的設計首先是材料的選擇，不建議使用質量等級為 A 級的鋼材，原因是這種類型的鋼材不保證沖擊韌性和延性性能 ，比較常用的是 Q235 和Q345。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理，若從經(jīng)濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當強度起控制作用時，可選擇 Q345；穩(wěn)定控制時，宜使用 Q235。其次，焊縫質量的好壞直接影響到結構安全，所以應當根據(jù)結構或構件的重要性和受力性能及焊縫的受力情況，確定焊縫的質量等級。一般來說，板材的對接焊縫，承受動力荷載構件的焊縫，需作疲勞驗算的焊縫，以及須與鋼材等強的受拉、受彎對接焊縫，其焊縫應采用坡口全熔透對接焊縫，其焊縫質量等級不得低于二級。 4、確保設計理念的先進性 在進行設計時要充分考慮到建筑物改進的可能性及方便性。從這個角度來看，平面結構的鋼架將優(yōu)于空間結構，工業(yè)建筑中通常采用平面結構鋼架也是出于這方面的考慮。 六、結束語 鋼結構的高層建筑雖然具有很多的優(yōu)勢，但是，在設計方面必須嚴格遵循高層建筑的設計原則和特點，確保高層建筑能夠擁有足夠的實用性的美觀性。同時，在使用鋼結構建造高層建筑的時候還需要注意一些必要的設計問題，避免建造出來的高層建筑偏離原來的預期?？傊邔咏ㄖ摻Y構的設計還是需要科學、有效的設計，符合高層建筑的特點。 參 考文獻 1鋼結構穩(wěn)定設計的探討 J.江西 2004（ 4）： 332-351 馬奇 羅志兵 2 姜學詩；鋼結構房屋結構設計中常見問題分析J；建筑結構； 2003 年 06 期 3 錢屹；多層住宅鋼結構的研究 D；武漢理工大學； 2003 年 閱讀相關文檔 :淺談建筑工程管理中安全隱患的影響和防御 城市公園植物造景初探 道路橋梁檢測技術概況探討 關于建設低碳城市環(huán)境保護措施的思考 探索市政道路工程施工質量提高的對策 杭州九堡大橋臨時通車期間橋南區(qū)域交通組織 研究 做黨的忠誠衛(wèi)士當群眾的貼心人 膜法處理高濃度氨氮廢水的研究 淺談建筑施工安全管理 移動接入網(wǎng) IP 化 空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的動態(tài)多目標優(yōu)化控制研究 石油化工裝置管道設計安全 GPON技術在移動網(wǎng)絡中的研究 電