浅析高层建筑钢结构及浅谈高层建筑结构设计

浅析高层建筑钢结构摘要：当今社会，人的住房压力越来越大，人们生存空间慢慢纵向扩展，高层、超高层建筑逐渐增多。因为钢材具有其他材料没有的优良特性，所以钢结构是被最早应用于高层建筑的结构类型，高层钢结构建筑已有百余年的历史。高层钢结构建筑相关问题的研究从未停止，本文就高层钢结构建筑的优点以及未来发展空间、钢结构体系的分析等问题进行了说明。关键字：钢结构高层结构体系措施刚度引言：目前，我国大多数的高层建筑都是采用钢筋混凝土结构，随着我国人民经济的增多和住房需求的增大，建筑行业发展迅速，施工技术也在快速更新，城市面貌可谓是日新月异。钢结构建筑作为一种绿色环保型建筑，已得到建设部门的支持，而且我国钢铁产量丰厚，都促使钢结构在未来将成为高层建筑产品的主要结构形式。一、高层建筑钢结构的发展趋势：在解放前我国高层钢结构建筑还很少，其中最高的是1934年在上海建成的上海国际饭店，其共22层，总高82.5米，相比如今动辄数百米的高层建筑就不足为奇了。中国大陆自20世纪80年代中期开始采用高层钢结构，例如在上海、北京、深圳、广州、大连、厦门、沈阳、天津等地建造了数10幢高层钢结构建筑。现今社会，我国超高层建筑钢结构产业已经获得了巨大的进步，在某些时候甚至取代了部分传统的混凝土结构，钢材的优势和特点得到了有效的利用。但是要注意的是，我国的高层建筑钢结构起步较晚，在很多方面仍不够成熟，存在着问题：总体所占比重较低。近些年我国高层建筑钢结构产业发展的风风火火，但是起步远远落后与发达国家，钢结构在超高层建筑中所占的比重还未能超过传统的混凝土结构。而且技术应用也不够成熟，钢结构在使用的过程中还是存在问题，这些都与我高层建筑起步慢有关。第三，与国际建筑水平存在一定的差距。虽然我国在大力的加强超高层建筑钢结构的研究工作，但是必须要承认的是，在钢结构研究的过程中，我国尚未形成一套完善的建筑材料新标准，钢结构施工技术规范也并未成立，在制度以及标准方面都存在一定的欠缺，导致我国超高层钢结构建筑水平很多的发达国家相比有着非常显著的差距。二、高层建筑钢结构的优点：钢材材质均匀：钢材的内部结构近似于各向同性，受力差异变化小；作为理想的弹性材料，钢材工作状态和涉及受力状态想接近。良好的塑性和韧性：钢材的塑性致使钢结构不会因为荷载过大而产生突变（突然断裂），并且钢结构在抵抗地震破坏方面上优良，能够吸收大量的地震能量3、钢结构抗震性能好：自从2008年的汶川大地震和2013年的雅安大地震后，国家对高层建筑的防震要求比较高。因为在建筑中，首先考虑的就是建筑安全。因此，在高层建筑中应用钢结构，能起到很好的防震效果。有资料证实在地震发生时，钢结构因为有很好的延性，对来源于地震的破坏力，可以抵抗地震的变形能力，可以减弱地震反应。我们平时建筑中使用的混凝土结构在抗震性上就差很多，因为混凝土结构的延性差、抗拉低、易变形。从地震检验后的实际情况来看,我们也可以看到混凝土结构的被破坏情况更严重。4、钢结构施工快：在建筑行业，施工工期的长短涉及到企业的建筑成本。钢结构的施工特点是:钢结构构件不大，质量比较轻，比较方便运输，同时安装也非常便利，如果需要进行装拆和扩建时，也比较容易施工;另外大量的建筑实践得出钢结构的建筑从速度上来讲比钢筋混凝土等其他施工速度要快22%~32%，大大缩短了其建筑工期。从经济上上讲，效益比较明显。三、高层建筑钢结构体系：目前，高层建筑钢结构的主要结构体系有钢框架、钢框架一-抗剪结构、带水平加强层的钢框架一-支撑桁架结构、巨型结构、筒体结构等结构体系，下面就这些结构体系的不同特点来分别讨论。框架结构体系：这种体系指沿房屋的横向和纵向采用框架作为承重和抵抗侧向力的主要构件所构成的结构体系。框架体系能够提供较大的内部使用空间，所以可以布置灵活。另外，框架的杆件类型少，构造简单，施工周期短。层数不太多（30层以下）的高层建筑常采用这种结构体系。这种结构形式的抗例移刚度主要取决于组成框架的柱和粱的抗弯刚度，侧向刚度较小。纯框架结构的抗侧移能力主要决定于柱和梁的抗弯能力，当楼层数较多时要提高结构的抗侧移刚度只有加大梁和柱相的截面。截面过大，就会使框架失去其经济合理性2、钢框架一抗剪结构体系：由于纯框架结构是靠梁柱的抗弯刚度来低抗水平力，当建筑物超过30层或纯框架结构在风荷载或地震作用下的侧移不符合要求时，需要在纯框架结构中再加上抗侧移构件，即钢框架一抗剪结构体系。根据抗侧移构件的不同，这种体系又可分为框架剪力墙和框架支撑桁架结构体系。2.1框架-剪力墙结构体系:这里的剪力墙包括钢筋混凝土剪力墙、带缝剪力墙和钢板剪力墙等。在钢框架一-剪力墙结构体系中，剪力墙刚度较大,.在大震作用下易发应力力集中现象。导致出现大的斜向裂缝而引起脆性破坏。为了避免这种现象发生，采用一种带缝剪力墙，这种剪力墙在风荷载和小震作用下处于弹性，刚度较大；在大震作用下即进入塑性状态、能吸收大量的地震能量并保证其承载力。这种带缝剪力墙，是在钢筋混凝土墙板中按一定间距设置竖缝形成的，在竖缝中设置了两块重叠的石棉纤维做隔板，既不妨碍竖缝剪切变形，还能起到隔音等作用。2.3框架一支撑框架结构体系:框架一支撑框架结构就是在框架的--跨或几跨沿竖向布置支撑而构成，其中支撑桁架部分起着类似于框架一剪力墙结构中剪力墙的作用。在水平作用下，支撑桁架部分中支撑构件只承受拉、压轴向力，这种结构形式无论是从承载力或变形的角度看，都是十分有效的。与纯框架结构相比，这种结构形式大大提高了结构的抗侧力刚度。支撑在水平荷载作用下所产生的侧移，主要是由其杆件的轴向拉伸或压缩变形引起的。与杆件的剪弯刚度相比较，杆件的轴向变形刚度要大得多。也就是说，支撑的抗侧力刚度相对于框架的抗侧力刚度要大得多。带水平加强层的钢框架一支撑结构体系带水平加强层的钢框架一支撑框架结构体系就是通.过在技术层(设备层、避难层)设置刚度较大的加强层,进一步加强内芯与周边框架柱的联系，充分利用周边框架柱的轴向刚度而形成的反弯矩来减少内筒体的倾覆力矩，从而达到减少结构在水平荷载作用下的侧移。由于外围框架梁的竖向刚度有限，不足以让未与水平加强层直接相连的其它周边柱参与结构的整体抗弯，一般在与水平加强层的楼层沿结构周边外圈还要设置周边环行桁架。3、筒体结构体系：筒体结构体系是在超高层建筑体系中应用较多的一种，按筒体的位置、数量等分为钢框架一核心筒体结构体系、外框架筒结构体系、筒中筒结构体系和束筒结构体系。3.1钢框架一核心筒结构体系：钢框架一核心筒结构体系将抗剪结构作成四周封闭的核心筒，用以承受全部或部分水平荷载和扭转荷载。外围框架可以是铰接钢结构或钢骨混凝土结构，主要求受自身的重力荷载，也可设计成抗弯框架，承担一部分水平荷载;核心筒的布置随建筑的面积和用途不同而有很大的变化。它可以是位于建筑物核心的单筒，也可以是几个独立的筒位于不同的位置上。它的材料可以是钢的、钢筋混凝土的或两者组合的。若采用钢筋混凝图核心筒时，筒与钢框架可以交替施工，有利于加快施工速度，这种结构形式在国外采用的不太多，而在我国近年.来被大量的高层建筑钢结构工程采用，如.上海希尔顿酒店、金茂大厦等。3.2筒中简结构体系：筒中筒结构体系就是集外围框筒和核心筒为一体的结构形式，共外围多为密柱深梁的钢框筒，核心为钢结构或钢筋混凝土构成的简体。内、外筒通过楼板而连接成一个整体，大大提高了结构的总体刚度，可以有效地抵抗水平外力。与钢框架一核心筒结构体系相比由于外围框架筒的存在，整体刚度远大于它；与外柜简结构体系相比，由于核心内筒参于抵抗水平外力，不仅提高了结构抗侧移刚度，还可使得框简结构的剪力滞后现象得到改善。这种结构体系在工程中应用较多。我国1989年39层高155的北京国贸中心大厦就采用了全钢筒中筒结构体系。四、设计要求：1、设计建筑结构的参数。钢结构存在的良好性能影响着建筑工程前期工艺设计的繁杂性，相关设计者要借助专业化的信息统计软件给予钢结构的诸多技术标准加以严格性的精密检测，需要真正掌握钢结构的质量检测，才可以科学的完成施工工作。具体的技术参数标准涉及水平荷载指数、结构的阻尼比例等。比如水平荷载量，建筑在理想环境中，竖向荷载形式的水平形式荷载指数为零。然而和普遍的生活环境进行对比，往往会存在不同程度上的结构风荷载，处于水平方向上会影响到建筑物的稳定性，所以设计者要结合本地区的环境风荷载加以钢结构水平荷载体系的设置，防止引起建筑坍塌问题。2、设计强柱弱梁。针对建筑物来说，稳定性比较重要，由于其决定着建筑物居住人们的生命安全，还影响到国家和区域的稳定程度，因此在实际的高层建筑过程中，以确保建筑物的稳定性为基础强化建筑主梁的实际稳定性。然而在大量的建筑结构材料选择和分析中，钢结构比较稳定。所以强柱弱梁的设计十分关键，因为其硬度和柱子自身的稳定性存在关联，且在墙梁的建设中，只要选择质量轻的柱子进行施工即可，并且要保证建材料的质量，以免出现建筑坍塌事件，所以在建筑物的钢结构设计中要思考柱子和梁具备的整体性。3、设计建筑物的抗震性能。在影响巨大的汶川地震背景下，我国给予地震的重视程度逐步加强，特别是建筑层面。并且我国存在于环太平洋地震带太平洋板块与亚洲板块的交接位置，地震事件的出现不可避免，因此在地震出现时降低人员和财产的损失，应该确保高层建筑存在较强的防震性，所以在实际的钢结构设计上要关注抗震效果的设计。选择质量轻便的建筑材料，最好避开地区相对奇异的区域，防止环境条件给建筑物的稳定性造成影响。4、设计建筑物钢结构的抗火体系。建筑物钢结构使用的钢材即便以非燃烧性材料为主，然而由于钢材料处于高温环境下对应的膨胀指数比较高，以致于出现钢材变形现象，与此同时钢材存在一定的导热性能，会加快火势的蔓延。若温度达到一定量，甚至出现爆炸的情况，因此建筑钢结构的设计者要关注钢材料的抗火性能设置，在材料选取的过程中思考钢材具备的熔点以及钢材的抗火性，由此对于硬件的设施降低钢结构材料的引燃或者引爆事故出现概率，并且在设计过程中要减少电路交叉情况的出现，保证电路和钢材之间存在的距离足够科学。五、设计的有效措施：1、选型和布设高层建筑钢结构。对于高层建筑的钢结构设计型号选择，应该全方位的思考附近环境和材料质量，并且在内部设计过程中思考不同位置上需求的建筑材料，因地制宜的完善高层建筑的结构，不可以由于成本的节约选择相同类型的建筑材料，这是因为不同类型的建筑物具体位置和结构需求存在不同，与此同时不同类型的建筑物墙面和柱子以及墙梁给予力的需求存在不同，所以要结合不同类型建筑物的建设力度和强度合理选择钢结构型号。2、构件截面的有效估算。高层建筑物钢结构的布设结束之后，应该给予构件截面进行初步形式上的估算，重点是假设高层建筑物的梁柱以及支撑断面尺寸，并且钢梁的选择可以是扎制或者H型截面，估算的建筑物构件截面工作内容涉及：支座和载荷的估算，明确截面实际高度，找到翼缘宽度，结合截面的具体高度和宽度进行板件厚度的估算。3、构件技术的设置。高层建筑物的构件施工技术要点是选择材料，在施工之前明确施工监督机制，确保建筑施工的材料质量足够高，与此同时保证施工期间材料的质量使用问题和相关技术问题，最好安排专业施工者进行施工工作，提高高层建筑的构件设计实效性。除此之外，节点施工技术。高层建筑的钢结构设计中要关注节点施工技术，结合传力的基本特征分类成铰接、半刚接和刚接类型，不同类型的连接手段给予结构存在不同的影响力，节点设计重点涉及几个层面，首先是焊接，焊接涉及焊缝的形式和尺寸存在严格化的设置，在焊接期间应该严格遵守，且焊条和金属连接的材料进行匹配。栓接技术，建筑钢结构的连接传力螺栓往往是高强度的螺栓，作用在10.9强度等级的钢结构中，螺栓的类型可以设置成连接型以及扭剪型；梁腹板，验算栓孔位置具备的腹板抗剪净截面，且在连接高强度承压型螺栓期间要盐酸局部孔壁存在的承压能力；最后是连接板，把梁腹板进行四毫米厚度的增加，稳定的对抗剪净截面进行计算，节点技术操作还要思考螺栓的安装以及现场施工焊接流程等等。结束语：我国高层建筑钢结构的发展空间还很巨大，相关问题的研究非常必要，要进一步推动建筑技术水平的进步，更好的发展高层建筑领域。参考文献：[1]胡巨茗.徐余.高层建筑钢结构设计过程中的隐患分析及应对措施[J].建筑•建材•装饰，2017（4）：10.[2]刘蒙.超高层建筑钢结构设计及计算分析[J].建筑技术开发，2018（11）：25.[3]胡秋艳.刘洪玉.对于建筑钢结构设计的重要性解析[J].环球市场，2017（10）：32.[4]李斌.浅析高层钢结构建筑的设计与安装分析[J].祖国，2017（17）：64.[5]吴晓春.高层建筑结构设计[J].2015（10）.[6]卢刚智.高层建筑设计常见问题浅谈[J].建材与装饰，2018，（12）：103-104.[7]李秀玲.高层建筑施工设计问题及原因探讨[J].建材与装饰，2019，（3）：294-2浅析高层建筑钢结构摘要：当今社会，人的住房压力越来越大，人们生存空间慢慢纵向扩展，高层、超高层建筑逐渐增多。因为钢材具有其他材料没有的优良特性，所以钢结构是被最早应用于高层建筑的结构类型，高层钢结构建筑已有百余年的历史。高层钢结构建筑相关问题的研究从未停止，本文就高层钢结构建筑的优点以及未来发展空间、钢结构体系的分析等问题进行了说明。关键字：钢结构高层结构体系措施刚度引言：目前，我国大多数的高层建筑都是采用钢筋混凝土结构，随着我国人民经济的增多和住房需求的增大，建筑行业发展迅速，施工技术也在快速更新，城市面貌可谓是日新月异。钢结构建筑作为一种绿色环保型建筑，已得到建设部门的支持，而且我国钢铁产量丰厚，都促使钢结构在未来将成为高层建筑产品的主要结构形式。一、高层建筑钢结构的发展趋势：在解放前我国高层钢结构建筑还很少，其中最高的是1934年在上海建成的上海国际饭店，其共22层，总高82.5米，相比如今动辄数百米的高层建筑就不足为奇了。中国大陆自20世纪80年代中期开始采用高层钢结构，例如在上海、北京、深圳、广州、大连、厦门、沈阳、天津等地建造了数10幢高层钢结构建筑。现今社会，我国超高层建筑钢结构产业已经获得了巨大的进步，在某些时候甚至取代了部分传统的混凝土结构，钢材的优势和特点得到了有效的利用。但是要注意的是，我国的高层建筑钢结构起步较晚，在很多方面仍不够成熟，存在着问题：总体所占比重较低。近些年我国高层建筑钢结构产业发展的风风火火，但是起步远远落后与发达国家，钢结构在超高层建筑中所占的比重还未能超过传统的混凝土结构。而且技术应用也不够成熟，钢结构在使用的过程中还是存在问题，这些都与我高层建筑起步慢有关。第三，与国际建筑水平存在一定的差距。虽然我国在大力的加强超高层建筑钢结构的研究工作，但是必须要承认的是，在钢结构研究的过程中，我国尚未形成一套完善的建筑材料新标准，钢结构施工技术规范也并未成立，在制度以及标准方面都存在一定的欠缺，导致我国超高层钢结构建筑水平很多的发达国家相比有着非常显著的差距。二、高层建筑钢结构的优点：钢材材质均匀：钢材的内部结构近似于各向同性，受力差异变化小；作为理想的弹性材料，钢材工作状态和涉及受力状态想接近。良好的塑性和韧性：钢材的塑性致使钢结构不会因为荷载过大而产生突变（突然断裂），并且钢结构在抵抗地震破坏方面上优良，能够吸收大量的地震能量3、钢结构抗震性能好：自从2008年的汶川大地震和2013年的雅安大地震后，国家对高层建筑的防震要求比较高。因为在建筑中，首先考虑的就是建筑安全。因此，在高层建筑中应用钢结构，能起到很好的防震效果。有资料证实在地震发生时，钢结构因为有很好的延性，对来源于地震的破坏力，可以抵抗地震的变形能力，可以减弱地震反应。我们平时建筑中使用的混凝土结构在抗震性上就差很多，因为混凝土结构的延性差、抗拉低、易变形。从地震检验后的实际情况来看,我们也可以看到混凝土结构的被破坏情况更严重。4、钢结构施工快：在建筑行业，施工工期的长短涉及到企业的建筑成本。钢结构的施工特点是:钢结构构件不大，质量比较轻，比较方便运输，同时安装也非常便利，如果需要进行装拆和扩建时，也比较容易施工;另外大量的建筑实践得出钢结构的建筑从速度上来讲比钢筋混凝土等其他施工速度要快22%~32%，大大缩短了其建筑工期。从经济上上讲，效益比较明显。三、高层建筑钢结构体系：目前，高层建筑钢结构的主要结构体系有钢框架、钢框架一-抗剪结构、带水平加强层的钢框架一-支撑桁架结构、巨型结构、筒体结构等结构体系，下面就这些结构体系的不同特点来分别讨论。框架结构体系：这种体系指沿房屋的横向和纵向采用框架作为承重和抵抗侧向力的主要构件所构成的结构体系。框架体系能够提供较大的内部使用空间，所以可以布置灵活。另外，框架的杆件类型少，构造简单，施工周期短。层数不太多（30层以下）的高层建筑常采用这种结构体系。这种结构形式的抗例移刚度主要取决于组成框架的柱和粱的抗弯刚度，侧向刚度较小。纯框架结构的抗侧移能力主要决定于柱和梁的抗弯能力，当楼层数较多时要提高结构的抗侧移刚度只有加大梁和柱相的截面。截面过大，就会使框架失去其经济合理性2、钢框架一抗剪结构体系：由于纯框架结构是靠梁柱的抗弯刚度来低抗水平力，当建筑物超过30层或纯框架结构在风荷载或地震作用下的侧移不符合要求时，需要在纯框架结构中再加上抗侧移构件，即钢框架一抗剪结构体系。根据抗侧移构件的不同，这种体系又可分为框架剪力墙和框架支撑桁架结构体系。2.1框架-剪力墙结构体系:这里的剪力墙包括钢筋混凝土剪力墙、带缝剪力墙和钢板剪力墙等。在钢框架一-剪力墙结构体系中，剪力墙刚度较大,.在大震作用下易发应力力集中现象。导致出现大的斜向裂缝而引起脆性破坏。为了避免这种现象发生，采用一种带缝剪力墙，这种剪力墙在风荷载和小震作用下处于弹性，刚度较大；在大震作用下即进入塑性状态、能吸收大量的地震能量并保证其承载力。这种带缝剪力墙，是在钢筋混凝土墙板中按一定间距设置竖缝形成的，在竖缝中设置了两块重叠的石棉纤维做隔板，既不妨碍竖缝剪切变形，还能起到隔音等作用。2.3框架一支撑框架结构体系:框架一支撑框架结构就是在框架的--跨或几跨沿竖向布置支撑而构成，其中支撑桁架部分起着类似于框架一剪力墙结构中剪力墙的作用。在水平作用下，支撑桁架部分中支撑构件只承受拉、压轴向力，这种结构形式无论是从承载力或变形的角度看，都是十分有效的。与纯框架结构相比，这种结构形式大大提高了结构的抗侧力刚度。支撑在水平荷载作用下所产生的侧移，主要是由其杆件的轴向拉伸或压缩变形引起的。与杆件的剪弯刚度相比较，杆件的轴向变形刚度要大得多。也就是说，支撑的抗侧力刚度相对于框架的抗侧力刚度要大得多。带水平加强层的钢框架一支撑结构体系带水平加强层的钢框架一支撑框架结构体系就是通.过在技术层(设备层、避难层)设置刚度较大的加强层,进一步加强内芯与周边框架柱的联系，充分利用周边框架柱的轴向刚度而形成的反弯矩来减少内筒体的倾覆力矩，从而达到减少结构在水平荷载作用下的侧移。由于外围框架梁的竖向刚度有限，不足以让未与水平加强层直接相连的其它周边柱参与结构的整体抗弯，一般在与水平加强层的楼层沿结构周边外圈还要设置周边环行桁架。3、筒体结构体系：筒体结构体系是在超高层建筑体系中应用较多的一种，按筒体的位置、数量等分为钢框架一核心筒体结构体系、外框架筒结构体系、筒中筒结构体系和束筒结构体系。3.1钢框架一核心筒结构体系：钢框架一核心筒结构体系将抗剪结构作成四周封闭的核心筒，用以承受全部或部分水平荷载和扭转荷载。外围框架可以是铰接钢结构或钢骨混凝土结构，主要求受自身的重力荷载，也可设计成抗弯框架，承担一部分水平荷载;核心筒的布置随建筑的面积和用途不同而有很大的变化。它可以是位于建筑物核心的单筒，也可以是几个独立的筒位于不同的位置上。它的材料可以是钢的、钢筋混凝土的或两者组合的。若采用钢筋混凝图核心筒时，筒与钢框架可以交替施工，有利于加快施工速度，这种结构形式在国外采用的不太多，而在我国近年.来被大量的高层建筑钢结构工程采用，如.上海希尔顿酒店、金茂大厦等。3.2筒中简结构体系：筒中筒结构体系就是集外围框筒和核心筒为一体的结构形式，共外围多为密柱深梁的钢框筒，核心为钢结构或钢筋混凝土构成的简体。内、外筒通过楼板而连接成一个整体，大大提高了结构的总体刚度，可以有效地抵抗水平外力。与钢框架一核心筒结构体系相比由于外围框架筒的存在，整体刚度远大于它；与外柜简结构体系相比，由于核心内筒参于抵抗水平外力，不仅提高了结构抗侧移刚度，还可使得框简结构的剪力滞后现象得到改善。这种结构体系在工程中应用较多。我国1989年39层高155的北京国贸中心大厦就采用了全钢筒中筒结构体系。四、设计要求：1、设计建筑结构的参数。钢结构存在的良好性能影响着建筑工程前期工艺设计的繁杂性，相关设计者要借助专业化的信息统计软件给予钢结构的诸多技术标准加以严格性的精密检测，需要真正掌握钢结构的质量检测，才可以科学的完成施工工作。具体的技术参数标准涉及水平荷载指数、结构的阻尼比例等。比如水平荷载量，建筑在理想环境中，竖向荷载形式的水平形式荷载指数为零。然而和普遍的生活环境进行对比，往往会存在不同程度上的结构风荷载，处于水平方向上会影响到建筑物的稳定性，所以设计者要结合本地区的环境风荷载加以钢结构水平荷载体系的设置，防止引起建筑坍塌问题。2、设计强柱弱梁。针对建筑物来说，稳定性比较重要，由于其决定着建筑物居住人们的生命安全，还影响到国家和区域的稳定程度，因此在实际的高层建筑过程中，以确保建筑物的稳定性为基础强化建筑主梁的实际稳定性。然而在大量的建筑结构材料选择和分析中，钢结构比较稳定。所以强柱弱梁的设计十分关键，因为其硬度和柱子自身的稳定性存在关联，且在墙梁的建设中，只要选择质量轻的柱子进行施工即可，并且要保证建材料的质量，以免出现建筑坍塌事件，所以在建筑物的钢结构设计中要思考柱子和梁具备的整体性。3、设计建筑物的抗震性能。在影响巨大的汶川地震背景下，我国给予地震的重视程度逐步加强，特别是建筑层面。并且我国存在于环太平洋地震带太平洋板块与亚洲板块的交接位置，地震事件的出现不可避免，因此在地震出现时降低人员和财产的损失，应该确保高层建筑存在较强的防震性，所以在实际的钢结构设计上要关注抗震效果的设计。选择质量轻便的建筑材料，最好避开地区相对奇异的区域，防止环境条件给建筑物的稳定性造成影响。4、设计建筑物钢结构的抗火体系。建筑物钢结构使用的钢材即便以非燃烧性材料为主，然而由于钢材料处于高温环境下对应的膨胀指数比较高，以致于出现钢材变形现象，与此同时钢材存在一定的导热性能，会加快火势的蔓延。若温度达到一定量，甚至出现爆炸的情况，因此建筑钢结构的设计者要关注钢材料的抗火性能设置，在材料选取的过程中思考钢材具备的熔点以及钢材的抗火性，由此对于硬件的设施降低钢结构材料的引燃或者引爆事故出现概率，并且在设计过程中要减少电路交叉情况的出现，保证电路和钢材之间存在的距离足够科学。五、设计的有效措施：1、选型和布设高层建筑钢结构。对于高层建筑的钢结构设计型号选择，应该全方位的思考附近环境和材料质量，并且在内部设计过程中思考不同位置上需求的建筑材料，因地制宜的完善高层建筑的结构，不可以由于成本的节约选择相同类型的建筑材料，这是因为不同类型的建筑物具体位置和结构需求存在不同，与此同时不同类型的建筑物墙面和柱子以及墙梁给予力的需求存在不同，所以要结合不同类型建筑物的建设力度和强度合理选择钢结构型号。2、构件截面的有效估算。高层建筑物钢结构的布设结束之后，应该给予构件截面进行初步形式上的估算，重点是假设高层建筑物的梁柱以及支撑断面尺寸，并且钢梁的选择可以是扎制或者H型截面，估算的建筑物构件截面工作内容涉及：支座和载荷的估算，明确截面实际高度，找到翼缘宽度，结合截面的具体高度和宽度进行板件厚度的估算。3、构件技术的设置。高层建筑物的构件施工技术要点是选择材料，在施工之前明确施工监督机制，确保建筑施工的材料质量足够高，与此同时保证施工期间材料的质量使用问题和相关技术问题，最好安排专业施工者进行施工工作，提高高层建筑的构件设计实效性。除此之外，节点施工技术。高层建筑的钢结构设计中要关注节点施工技术，结合传力的基本特征分类成铰接、半刚接和刚接类型，不同类型的连接手段给予结构存在不同的影响力，节点设计重点涉及几个层面，首先是焊接，焊接涉及焊缝的形式和尺寸存在严格化的设置，在焊接期间应该严格遵守，且焊条和金属连接的材料进行匹配。栓接技术，建筑钢结构的连接传力螺栓往往是高强度的螺栓，作用在10.9强度等级的钢结构中，螺栓的类型可以设置成连接型以及扭剪型；梁腹板，验算栓孔位置具备的腹板抗剪净截面，且在连接高强度承压型螺栓期间要盐酸局部孔壁存在的承压能力；最后是连接板，把梁腹板进行四毫米厚度的增加，稳定的对抗剪净截面进行计算，节点技术操作还要思考螺栓的安装以及现场施工焊接流程等等。结束语：我国高层建筑钢结构的发展空间还很巨大，相关问题的研究非常必要，要进一步推动建筑技术水平的进步，更好的发展高层建筑领域。参考文献：[1]胡巨茗.徐余.高层建筑钢结构设计过程中的隐患分析及应对措施[J].建筑•建材•装饰，2017（4）：10.[2]刘蒙.超高层建筑钢结构设计及计算分析[J].建筑技术开发，2018（11）：25.[3]胡秋艳.刘洪玉.对于建筑钢结构设计的重要性解析[J].环球市场，2017（10）：32.[4]李斌.浅析高层钢结构建筑的设计与安装分析[J].祖国，2017（17）：64.[5]吴晓春.高层建筑结构设计[J].2015（10）.[6]卢刚智.高层建筑设计常见问题浅谈[J].建材与装饰，2018，（12）：103-104.[7]李秀玲.高层建筑施工设计问题及原因探讨[J].建材与装饰，2019，（3）：294-2浅谈高层建筑结构设计摘要：随着社会的发展，高层建筑在世界范围内迅速发展。中国的高层建筑发展更为迅速，世界内前20名的高层建筑有一般以上都在中国，是全球在建高层建筑最多的国家。随着高层建筑的功能和形态的多样化，结构也日趋复杂。这里我们主要讨论高层建筑的发展情况和应用现状，主要特点以及基本的结构体系类型和设计要求。引言： 随着社会的发展，人类社会逐渐工业化、商业化、城市化。城市人口日益增多，造成城市生产和生活用房紧张，地价的昂贵迫使人们不得不考虑对空间的竖向利用，建筑由多层发展到高层。以满足人们生产、生活的需要。“高层建筑”顾名思义就是超过一定层数或高度的建筑。我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）规定：10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。一，高层建筑的发展情况和应用现状高层建筑的发展，充分显示了科学技术的力量，使建筑师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。未来的高层建筑将朝着技术功能先进和艺术完美相结合的方向发展。

1

，新材料、超强材料的开发和应用

高强度和良好韧性的混凝土有利于减小结构构件的尺寸，减轻结构的自重

改善结构抗震性能。同时，为了达到轻质高强的目的，必须在高层建筑结构中，发展轻骨料混凝土、轻混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、侧限

约束

混凝土和预应力混凝土。高性能混凝土的开发和应用，将继续受到人们的重视，也必将给高层建筑结构带来重大和深远的影响。从强度和塑性方面考虑，钢是高层建筑结构的理想材料，增进或改善钢材的强度、塑性和可焊性性能的工作人们从未停止过。特别是对新型耐火耐候钢的研发，具有重要意义，可使钢材减小或抛弃对防火材料的依赖，提高建筑用钢的竞争力。复合材料用于制作高层建筑部分构件正在开发和实践中。

2

，混合结构在高层建筑结构中广泛应用

如前所述，经合理设计的混合结构可取得经济合理、技术性能，如抗震性能优良的效果，且易满足高层建筑的侧向刚度的需求，可建造比钢筋混凝土结构更高的建筑

因此在较高的建筑中，混合结构往往仍是合理、可行的结构方案，今后建造混合结构的比率将会越来越大。

3

，新的设计概念、新的结构形式的应用

现代建筑功能趋于多样性

建筑的体形和结构体系趋向复杂多变，趋向立体化，应运而生新的设计概念和结构技术的深化，采用新的结构体系，如巨型结构体系，蒙皮结构，带加强层的结构，建筑立面设置大洞口以减小风力，采用结构控制技术设置抗震机构等。

4，

高层建筑结构的高度出现新的突破进入20

世纪90

年代后，高层建筑迅猛发展，在数量、质量及高度上都有了大飞跃，高层建筑中的科技含量越来越高。

随着世界人口越来越多，人均居住面积的逐渐减少，高层建筑能够在占有较少土地的情况下容纳更多的人居住必将在未来的建筑中占据越来越重要的地位。如何提供性能更好的高层建筑材料，建造结构更合理且兼具环保节能功能的适合人类居住的高层建筑是值得越来越多建筑设计师所应关注的问题。二，高层建筑结构体系及适用范围目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。1.框架结构体系框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架。它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。2.剪力墙结构体系在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。3.框架—剪力墙结构体系在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。4.筒体结构体系随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高。以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：（1）框架—筒体结构中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。（2）筒中筒结构筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒-密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒构。（3）成束筒结构在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。（4）巨型结构体系巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成以及巨梁每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体四种结构。三，高层建筑结构设计概述

1设计要求

（1）刚度要求。高层建筑面临着众多的水平作用力影响，容易出现较大幅度的侧向位移，设计人员在进行混凝土结构设计时，必须在保证其具有足够强度的基础上，同时使其具备合理的刚度及自振频率，进而将楼层水平位移控制于允许范围。

（2）侧向力。目前，高层建筑的结构设计中，其结构内力与变形等问题，主要受到地震的水平作用力及外部环境中的风力等因素的影响，层数的不断增多会带动水平作用力的持续加大。所以，在设计混凝土结构时，必须要充分地将这些侧向力的影响考虑在内。

（3）延展性。高层建筑远比多层建筑重要，若要避免建筑在地震等作用下不发生严重倒塌以及给人员延长逃生的时间等问题，就必须在进行混凝土结构的设计时，保证满足刚度和侧向力的要求下，使其结构具备足够的延展性能。2，设计原则

（1）安全性。高层建筑中结构设计的安全性原则，亦是以设计使用年限为依据，使该建筑的结构设计在预定年限范围内，始终可以达到对内部与外部各项荷载力的有效承受，即使遭遇某些偶然的破坏性事故，也要能够使自身结构控制在整体稳定的状态中，避免出现大范围的结构性损害。

（2）耐久性。高层建筑的耐久性设计原则，是指建筑的结构设计必须在规定的使用年限内，维持足够的结构耐久性，比如，混凝土结构出现的裂缝宽度不得超出允许的范围，且钢筋保护层的厚度不能够变得过于单薄，以免钢筋在遭受外部潮湿空气的状况下出现锈蚀问题。四，高层建筑基础设计时的常用形式

1，嵌岩桩基础

嵌岩桩基础又被叫做嵌岩墩，桩体下段带有浇筑在岩体内的钻孔灌注桩，且其长度适宜。桩端嵌入岩体内的桩被叫做嵌岩桩。在对高层建筑基础设计过程中，已知上部结构传导到基础地面的载荷处于较高水平，故而通常会把结构相对稳定的微风化岩层或一定厚度的中风化岩层设为持力层，上部结构荷载传导至岩层过程中嵌岩桩发挥媒介作用。采用嵌岩桩基础设计高层建筑基础结构，桩尖承载能力较大，且桩侧与土两者之间还会形成一定摩擦力，促进持力层变形量趋于零，很容易符合上部结构荷载对基础承载能力提出的要求，且设计期间计算流程相对简易，但施工周期相对较长，桩身施工结束后一定要等到混凝土强度达到设计要求强度时，方可检测桩身质量，这会进一步延长工期，增加造价成本[2]。

2，平板式筏形基础

平板式筏形是以天然地面为基础发展起来的一种基础形式，其施工期间对施工场地进行平整处理，使用压路机碾压地表土碾压，确保其密实度符合设计要求，在较密实的持力层，对钢筋混凝土平板进行浇筑施工，该平板是建筑物的基础。筏形基础是现阶段高层建筑中常用的基础形式，其具有刚度大、结构完整性优良等特征，可以实现对上部结构荷载的有效分散，进而降低基底压力，实现对不匀称沉降的有效调整，还能够跨越地基土局部软弱区或溶洞，其在抗渗透性方面体现出很大优越性。在现实施工实践中，筏形基础常用的形式主要有平板、梁板两类。梁板式筏形内的基础梁既能正放还能反放，正梁筏具有板面平整度高、利于排水、便于使用等优点，但其施工流程较繁杂；反梁筏板尽管施工流程较简单，但在排水与使用时需安设架空地坪[3]。整体分析，平板式筏形基础施工便捷、模板样式简单、卷材防水施工较简单，故而在高层建筑基础设计施工中有较宽广的应用前景。

3，桩筏基础

基岩层所处地层相对较深是国内沿海城市的岩土地层结构主要特点，因为嵌岩桩基础基本上