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摘要：在高层建筑中，钢结构设计作为其中的一个关键环节，是保证工程质量的重要因素，因此，为了提高工程质量，本文主要针对高层建筑的钢结构设计进行了简单分析和探讨。
关键词：高层建筑；钢结构设计；高层建筑
Abstract: in the high-rise building, steel structure design as one of the key links, is to ensure that the project quality the important factors, therefore, in order to improve the quality of the project, this article mainly aims at the design of high-rise steel structure to undertake simple analysis and discussion.
Key words: high-rise building; steel structure design of high-rise building
中图分类号：B032.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
在工程中，钢结构主要用于高层建筑以及一些体型复杂的结构中，以此来提高结构的稳定性。因此，对高层建筑的钢结构设计的探讨有其必要性。
钢结构的特点
谈到钢结构设计，就必须要对钢结构的特点有一个具体的了解，大体上钢结构有以下几个特点：
首先，钢结构自重较轻，可以准确快速地装配，便于施工和安装，在工程中，容易做成密封结构，但是钢结构的易腐蚀，耐火性差。
其次，钢结构工作的可靠性较高，而且钢材具有很强的抗振（震）性、抗冲击性，这也是钢结构制造的工业化程度较高的一个重要因素。
二、高层建筑的钢结构设计要点
1.结构布置与选型
在整个钢结构设计中，首要问题就是要做好结构的选型与设计，尤其是对于一些难以作出理性与精确分析的问题，根据整体结构体系与分体系之间的力学关系和机理，综合分析结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素，进行全面的综合考虑，最终获得合理的设计思想。
另外，在进行结构选型时，要均匀控制好柱间的支撑力，对结构的扭转力进行分析，形心要靠近侧向力，同时，设置多道防线，如对于有支撑框架的结构来讲，可以通过对荷载传递方向的调整，合理布置平面次梁。
2.构件设计
在构件设计时，一定要注意材料的选择。钢结构的材料选用，最为主要的一点就是保证承重结构的承载能力，防止在一定条件下出现脆性破坏。通常比较常用的材料有Q235B、Q345等。在具体的构件设计中，需要注意以下几点问题：一、由于Q235这一类的材料为碳素结构钢，等级是B级屈服极限是235N/mm2，为此，在设计，需要考虑到工程的组合截面的强度；二、还要控制钢材的疲劳断裂，通常在经循环荷载作用下，构件深处裂纹扩大，造成脆性破坏，需要以现行的规范为标准，进行截面计算；三、通过强度极限，断面收缩率，伸长率等机械性能指标，采用单向拉伸试验的方法，测定钢材的受力情况。四、在构件设计，还有强度及稳定验算，一般情况下，常规设计可以解决这个问题。
另外，在进行构件连接时，要保证轴心受拉构件的刚度。而要保证刚度就要保证稳定性，提高钢结构抵抗变形的能力，具体方法就是构件的截面要尽量展开，使其在两个主轴方向具有较大的回转半径。目前，主要使用的结构软件主要功能就是截面验算后的处理功能，但是由于程序技术的不断进步，可以不用再进行验算，方可优化设计，这样，不仅可以减少了工作量，而且提高精度。
3.节点设计
在钢结构设计中，最重要最关键的是节点设计，在一些工程中，节点非常复杂，甚至图纸都无法表达清楚，为此，就必须要结合有限元计算对节点做法进行验算复核。如对于连接板的设计，其厚度的控制，主要以在梁腹板的厚度的基础上，再加上4mm，最后通过验算，分析截面的抗剪力。
另外，由于构造间隙及制造误差会导致连接后连接板有微小转动，进而导致次梁顶标高比设计标高下降一定数值，致使主次梁顶标高不在一个平面上，为了避免这一情况的出现，还需要在节点螺栓尚需承受时，采用双排螺栓所产生的一对力偶引起的弯矩，最终控制旋转中心和制造精度，以此来作出合理的判断。
此外，在节点设计时，还要要考虑到螺栓的安装、现场焊接等，优化施工吊装的顺序以及施工空间。
4.图纸编制
在钢结构设计中，对于；图纸的编制，一定要采用合理的钢结构制作技术，结合工程需求，以施工图为参照标准，进行图纸深化，并且要做好细部设计工作，其中，对于细部设计中，主要要控制好桁架的整体稳定性，具体的控制方法就是在桁架单元滑移前增设前后支撑,通过增加支承点的方式来确定计算简图，但是图纸一定要附有详细的材料表、施工详图以及设计图，从而全面提升高钢结构设计的质量。另外，还要利用PKPM设计软化，规范设计流程，确定钢结构的跨度、柱距、建模，并且要以根据荷载规范加载、计算，最终绘制出施工图。
钢结构设计中注意的几点问题
首先，在钢结构设计中，一定要控制好强度、平面内、外的稳定性，同时，包括墙檩条、屋檩条、水平支撑、柱间支撑等等，一定要按照设计规范，进行全面的分析和计算，合理控制各项设计参数。
其次，要把握钢结构设计的重点，在钢结构设计中重点大体可以概括为两点：一是结构的稳定性，包括结构整体稳定，构件整体稳定和局部稳定，主要是支撑的设置和构造的设计；二是连接的做法，主要是焊缝、螺栓的选择和节点构造措施。在实践中，要结合设计经验与具体的要求，提高钢结构体系的规范性和工艺水平。
第三，设计人员要对相关规范熟练掌握，如钢结构设计规范、高层民用钢结构设计规范、门式刚架轻型钢结构设计规范等等，并且工作中，加强对一些高层钢结构节点构造图集和门刚图集的了解，保证施工设计图的可行性和科学性。
总结：
总而言之，要想提高钢结构设计质量，就要按照工程设计规范， 综合考虑所有设计因素，将理论研究与实践结合起来，保证钢结构的强度与稳定性，进而为高层建设质量奠定良好的基础。
参考文献：
[1]王俐杰,王艳艳.论高层建筑钢结构的设计步骤及思路[J].民营科技.2010(06)
[2]张斌.论高层建筑钢结构的设计步骤及思路[J].中国新技术新产品.2009(01)
[3]關广军,汝明.钢结构设计简单步骤和设计思路[J].今日科苑.2009(08)
作者简介：
第一作者：沈旭凯（1982—），男，汉族，浙江湖州 ，硕士研究生，工程师 单位-中国联合工程公司，毕业院校-浙江大学
第二作者：赵利侠（1979—），男，汉族，山西闻喜 ，硕士研究生，工程师 单位-中国联合工程公司，毕业院校-合肥工业大学
第三作者：汪国军（1980—），男，汉族，浙江杭州 ，大学本科，工程师 单位-中国联合工程公司，毕业院校-浙江大学
关键词：高层建筑；钢结构设计；高层建筑
Abstract: in the high-rise building, steel structure design as one of the key links, is to ensure that the project quality the important factors, therefore, in order to improve the quality of the project, this article mainly aims at the design of high-rise steel structure to undertake simple analysis and discussion.
Key words: high-rise building; steel structure design of high-rise building
中图分类号：B032.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
在工程中，钢结构主要用于高层建筑以及一些体型复杂的结构中，以此来提高结构的稳定性。因此，对高层建筑的钢结构设计的探讨有其必要性。
钢结构的特点
谈到钢结构设计，就必须要对钢结构的特点有一个具体的了解，大体上钢结构有以下几个特点：
首先，钢结构自重较轻，可以准确快速地装配，便于施工和安装，在工程中，容易做成密封结构，但是钢结构的易腐蚀，耐火性差。
其次，钢结构工作的可靠性较高，而且钢材具有很强的抗振（震）性、抗冲击性，这也是钢结构制造的工业化程度较高的一个重要因素。
二、高层建筑的钢结构设计要点
1.结构布置与选型
在整个钢结构设计中，首要问题就是要做好结构的选型与设计，尤其是对于一些难以作出理性与精确分析的问题，根据整体结构体系与分体系之间的力学关系和机理，综合分析结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素，进行全面的综合考虑，最终获得合理的设计思想。
另外，在进行结构选型时，要均匀控制好柱间的支撑力，对结构的扭转力进行分析，形心要靠近侧向力，同时，设置多道防线，如对于有支撑框架的结构来讲，可以通过对荷载传递方向的调整，合理布置平面次梁。
2.构件设计
在构件设计时，一定要注意材料的选择。钢结构的材料选用，最为主要的一点就是保证承重结构的承载能力，防止在一定条件下出现脆性破坏。通常比较常用的材料有Q235B、Q345等。在具体的构件设计中，需要注意以下几点问题：一、由于Q235这一类的材料为碳素结构钢，等级是B级屈服极限是235N/mm2，为此，在设计，需要考虑到工程的组合截面的强度；二、还要控制钢材的疲劳断裂，通常在经循环荷载作用下，构件深处裂纹扩大，造成脆性破坏，需要以现行的规范为标准，进行截面计算；三、通过强度极限，断面收缩率，伸长率等机械性能指标，采用单向拉伸试验的方法，测定钢材的受力情况。四、在构件设计，还有强度及稳定验算，一般情况下，常规设计可以解决这个问题。
另外，在进行构件连接时，要保证轴心受拉构件的刚度。而要保证刚度就要保证稳定性，提高钢结构抵抗变形的能力，具体方法就是构件的截面要尽量展开，使其在两个主轴方向具有较大的回转半径。目前，主要使用的结构软件主要功能就是截面验算后的处理功能，但是由于程序技术的不断进步，可以不用再进行验算，方可优化设计，这样，不仅可以减少了工作量，而且提高精度。
3.节点设计
在钢结构设计中，最重要最关键的是节点设计，在一些工程中，节点非常复杂，甚至图纸都无法表达清楚，为此，就必须要结合有限元计算对节点做法进行验算复核。如对于连接板的设计，其厚度的控制，主要以在梁腹板的厚度的基础上，再加上4mm，最后通过验算，分析截面的抗剪力。
另外，由于构造间隙及制造误差会导致连接后连接板有微小转动，进而导致次梁顶标高比设计标高下降一定数值，致使主次梁顶标高不在一个平面上，为了避免这一情况的出现，还需要在节点螺栓尚需承受时，采用双排螺栓所产生的一对力偶引起的弯矩，最终控制旋转中心和制造精度，以此来作出合理的判断。
此外，在节点设计时，还要要考虑到螺栓的安装、现场焊接等，优化施工吊装的顺序以及施工空间。
4.图纸编制
在钢结构设计中，对于；图纸的编制，一定要采用合理的钢结构制作技术，结合工程需求，以施工图为参照标准，进行图纸深化，并且要做好细部设计工作，其中，对于细部设计中，主要要控制好桁架的整体稳定性，具体的控制方法就是在桁架单元滑移前增设前后支撑,通过增加支承点的方式来确定计算简图，但是图纸一定要附有详细的材料表、施工详图以及设计图，从而全面提升高钢结构设计的质量。另外，还要利用PKPM设计软化，规范设计流程，确定钢结构的跨度、柱距、建模，并且要以根据荷载规范加载、计算，最终绘制出施工图。
钢结构设计中注意的几点问题
首先，在钢结构设计中，一定要控制好强度、平面内、外的稳定性，同时，包括墙檩条、屋檩条、水平支撑、柱间支撑等等，一定要按照设计规范，进行全面的分析和计算，合理控制各项设计参数。
其次，要把握钢结构设计的重点，在钢结构设计中重点大体可以概括为两点：一是结构的稳定性，包括结构整体稳定，构件整体稳定和局部稳定，主要是支撑的设置和构造的设计；二是连接的做法，主要是焊缝、螺栓的选择和节点构造措施。在实践中，要结合设计经验与具体的要求，提高钢结构体系的规范性和工艺水平。
第三，设计人员要对相关规范熟练掌握，如钢结构设计规范、高层民用钢结构设计规范、门式刚架轻型钢结构设计规范等等，并且工作中，加强对一些高层钢结构节点构造图集和门刚图集的了解，保证施工设计图的可行性和科学性。
总结：
总而言之，要想提高钢结构设计质量，就要按照工程设计规范， 综合考虑所有设计因素，将理论研究与实践结合起来，保证钢结构的强度与稳定性，进而为高层建设质量奠定良好的基础。
参考文献：
[1]王俐杰,王艳艳.论高层建筑钢结构的设计步骤及思路[J].民营科技.2010(06)
[2]张斌.论高层建筑钢结构的设计步骤及思路[J].中国新技术新产品.2009(01)
[3]關广军,汝明.钢结构设计简单步骤和设计思路[J].今日科苑.2009(08)
作者简介：
第一作者：沈旭凯（1982—），男，汉族，浙江湖州 ，硕士研究生，工程师 单位-中国联合工程公司，毕业院校-浙江大学
第二作者：赵利侠（1979—），男，汉族，山西闻喜 ，硕士研究生，工程师 单位-中国联合工程公司，毕业院校-合肥工业大学
第三作者：汪国军（1980—），男，汉族，浙江杭州 ，大学本科，工程师 单位-中国联合工程公司，毕业院校-浙江大学