探讨高层钢结构设计中注意的问题

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摘要：随着我国经济迅速发展，高、多层建筑不断兴起，在这个过程中针对高层建筑钢结构设计也经常出现一些问题。本文笔者从设计出发，以高层钢结构建筑为主，讲述设计人员应该注意的问题和解决方法，希望能给行业内相关从业人员一些参考。

关键词：高层钢结构；设计；结构设计

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

引言

因技术和经济因素，我国高层建筑在上世纪八十年代才开始兴建一些高层钢结构建筑，虽然发展很快，但是钢结构的应用比起国外发达国家而言相差还是很远。钢结构在建筑行业的发展势在必行，主要应用表现在单层厂房框架结构、桥梁钢结构、轻钢结构等。相比混凝土结构而言，其优势：1.在相同梁高时，钢结构的开间比混凝土结构的开间大，约50%左右，使建筑布局更为灵活。2.钢结构的延性比混凝土结构的好，所以钢结构的抗震性能好。3.钢结构重量轻，比较用以采用TMD、TLD等震动控制措施，从而提高结构的抗风、抗震能力。之所以钢结构的优势比较多，从事钢结构设计的工作人员要求也比较高，在设计过程中，设计人员注意的问题也是关乎建筑工程是否合理，安全的保障。

1.在结构设计中需要注意的问题

1.1在结构计算及分析中需要注意的问题

在实际的工程结构设计中，我们采用软件计算的时候，设计人员保修对控制参数进行校对，因为分析程序默认的控制参数缺省值有时候是不正确的。比如：阻力比。在结构动力学有一个重要的概念那就是阻尼比，它是无单位量钢，表示了结构在受激振后振动的衰减形式。它对钢筋混凝土结构和单层钢结构为0.05，若是地震多发区域，并且楼层不超过12层钢结构为0.035,超过则取值为0.02,当进行弹性时程分析时取值为0.03，弹塑性时取值0.05.所以设计人员要考虑到工程实际地质问题，对工程场地地震安全进行分析评价。

1.2抗风设计方面中需要注意的问题

目前我国确定高层建筑钢结构风震系数时，采用的阻尼比，它的值是按照已修建成的高层钢结构建筑在微震下的阻尼比实测值，但是，我们根据某个高层建筑抗风设计实际情况，所需采取风载是30-100年一遇的超大风荷载。所以，当大位移振动和微振的情况下，阻尼比是不一样的，一般情况是前者比后者大；当阻尼比增大，风振系数也会减小。风振系数是我国建筑荷载规范中在计算风载时一个重要系数，它的值对风载的值有很大影响。

1.3斜柱的地震剪力调整问题

在目前的高层建筑中，建筑的体型越来越复杂，采用斜柱的建筑也比较多，一般情况下，与垂直构件相比倾角度小。不管是钢框架还是剪力墙或钢筋混凝土框架都存在这一问题。大多数结构分析软件，仅仅把垂直构件作为柱，而把斜柱视为斜杆，作为支撑点进行设计，虽然从动力学的角度来看，这个没有很大的影响；但是在实际工程中若调整框架柱的剪力的话，就会存在很大问题（钢筋混凝土结构20%，钢结构为25%）。在分析软件中，斜柱作为抗侧力体系的支撑的，它不参与剪力调整，只将直柱承担的剪力调整，在这样的情况下，增加了直柱与其相连接的梁的负担。对于斜柱而言，不乘以内力调整系数，又不像直柱那样乘以内力放大系数，尤其在建筑低层，会造成严重的结构安全问题。

2.解决这些问题

由于我国钢结构发展比较晚，相关标准制定也比较迟，后期随着钢结构普遍应用，目前已经有很大的进步了。在上述的问题仅仅是设计存在问题中的很普遍的，这个需要我们设计人员不仅对专业知识的要求，而且需要认真分析测评实际工程场地相关参数，来避免安全因素的存在。如在我们设计中所说到的弹塑性地震反应设计、钢-混凝土混合结构抗震设计这些问题，若遇到这些问题，我们可以采用设置新型消能减震装置的设计方案来进行处理。在传统的结构抗震设计方法主要利用结构本身能力进行耗散震动能量的，比如增大构件的尺寸、提高材料的强度等。运用传统的结构设计方法，不仅增加了结构的造价，而且由于地震荷载的不确定性，最后难以达到预期的效果，所以传统的抗震设计方法已经不能满足建筑在强震中能保证正常运行的情况了，但是我们可以采用隔震垫、消能支撑、消能剪力墙、效能器或子结构等方法，改变或调整结构的动力参数或动力作用，使结构在地震或大风的作用下动力反应得到合理控制。图1。

图1 常用的消能减震装置

3.总结

参考文献：

[1]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)

[2]高层民用钢结构技术规程(JGJ99-98)

[3]钢构造结合部设计指针. 日本建筑学会, 2001

[4]钢结构设计规范( GB50017-2003)

[5]於昌荣等.高层钢结构设计中几点问题的探讨[J].南通工学院学报(自然科学版),2003(3)

[6]胡天兵等.多、高层钢结构设计中应注意的一些问题[J].建筑结构,2005(6)

作者简介：王蓓；出生年月：19830105,；性别：女；民族：汉族；籍贯：山东省菏泽市牡丹区；学历：大学本科；单位：山东省菏泽生建钢结构工程有限公司；现在职称：助理工程师；研究方向：钢结构