钢结构高层住宅建筑设计实践

贺严谊  

中工武大设计集团有限公司 湖北省武汉市 430223

摘要：相较于以往的建筑材料而言，建筑钢结构呈现出很多明显的优势特点，如高强、可塑、强韧、质轻、省时等，当属节能减排之首要材料，所以被日趋广泛地应用到现代建筑工程领域。在钢结构的设计中，稳定性是最重要的因素之一，只有钢结构的稳定性符合相关要求，才能保证建筑物的质量。本文介绍了建筑工程钢结构稳定性的设计优势和设计原则，对其稳定性进行分析，保障建筑钢结构拥有更好的稳定性，推动建筑行业的发展。

关键词：高层建筑设计；钢结构；设计要点

中图分类号：TU72 文献标识码：A

引言

在城市化进程的推进作用下，城市固定人口与流动人口的数量猛增，在城市面积不变的条件下，人口密度逐渐增高。在此条件下，高层建筑成为解决该问题的核心措施。从该角度分析，加强对高层建筑施工技术的研究对于未来建筑领域的发展具有十分重要的现实意义。现阶段我国在高层建筑钢结构施工技术方面的研究虽然已经取得了显著的成果，但仍存在一定不足，相关问题尚未得到全面解决，因此需要进一步深化对该类施工技术要点的研究，其不仅与建筑施工效率和质量直接相关，也对未来高层建筑的发展起关键作用。

1 钢结构设计原则

1.1 剪力调整

斜柱的应用能使构件存在一定的倾斜角度，形成不对称的建筑形态，但是要想保证该结构的稳定性，设计人员务必要设计一定的剪力。很多设计人员在设计钢结构时，直接将斜杆当做斜柱来设计，该方式虽然不影响钢结构的设计，但是一旦调整剪力，就容易出现问题。斜柱不仅要承受水平的荷载，还有垂直方向的荷载，如果在设计过程中设计人员忽略了垂直荷载，则会出现剪力误差，影响钢结构的稳定性。设计人员要结合建筑工程的实际情况，进行相应的剪力设计，保证剪力调整的灵活性和钢结构的稳定性。

1.2 结构稳定

钢结构的稳定与钢结构的好坏产生直接联系，相关人员在对钢结构开展设计工作的时候，对钢结构的稳定性进行严格的把控，避免钢结构出现失稳的情况。设计人员在对钢结构设计的时候，由于前期具有一定程度的复杂性，所以设计人员可以使用一些先进的技术设备与专业的数据分析，严格检查钢结构的各项指标。只有对钢结构进行最为详细的质检，才能够对钢结构进行有效的使用。在对钢结构进行参数指标检查的时候，需要对很多方面开展检查工作，比如钢结构的抗震强度系统、结构的阻尼比、水平荷载等。其中水平荷载在建筑工程的施工环境当中，应该保证竖向荷载为零，这样才能够让水平荷载为零。可是在实际施工当中，荷载程度会有很多不同，特别是风荷载，会对建筑水平的稳定性产生严重的影响。

2 钢结构设计重要性

设计是指结构参数的计算、形状和尺寸的确定以及最终设计的装配。作为房屋的重要支撑部分，其结构在建筑中起着非常重要的作用。钢材是一种清洁的建筑材料，不会对环境造成严重损害。在设计过程中，结构稳定性的提高在很大程度上取决于钢材的几何性能，因此设计人员必须掌握钢材的几何性能，根据设计图纸想象出相应的三维结构，这对以后的设计工作很有帮助。每个参数必须参考标准，并由计算机准确计算。任何相关问题都会影响后期施工，降低房屋的安全性，甚至危及施工人员的人身安全。为了确保建筑质量，必须严格遵守各种设计规范。设计完成后，使用相应的三维软件进行应力分析，以修改不符合要求的零件。综上所述，钢结构是房屋设计的中心环节，因此我们必须重视设计。

3 建筑工程钢结构设计要点

3.1 防火设计

设计人员可以从耐火材料和防火涂料两个方面入手，设计人员要根据建筑工程的防火要求、防火等级以及防火种类进行设计。在防火材料的选择上，应该选择硬质的材料，并在节点位置涂抹该防火材料，提高节点的防火效果，保证钢结构的防火效果符合要求。在钢材的选择上，设计人员要了解市场并检测相关产品质量，选择的产品既能达到物美价廉，又能满足防火需求。如果钢材的防火效果不是特别好，则可以选择耐火的材料。钢结构中的吊顶是最容易引发火灾的位置，设计人员不仅要对压型板材进行防火处理，还要做好防腐工作，降低发生火灾的概率。防火设计完成后，要结合当地的防火标准，确认防火设计是否符合要求，保证钢结构的整体防火水平。

3.2 抗震设计

由于钢结构有施工周期短、抗震性能好、承载力高等优势，尤其在城市那些较高楼层建筑的实际应用中显得尤为突出，所以在对这些高层建筑进行钢结构抗震设计的时候，要保障节点连接良好，连接节点通常情况下有三个方面的要求：延性、耗能能力、强度。设计人员应保障连接强度要高于相连构件端部屈服承载力，让其拥有较大的变形能力，从而对强度等方面进行有效的弥补。钢材自身就有较强的延性，由于无法在延性结构当中体现出来，因此在设计的时候，需要对细部构造进行合理的使用，避免集中产生较大的约束应力。

3.3 防腐设计

在钢结构中，我们需要根据现状制定完善的防腐策略，进一步提高钢结构的耐腐蚀性。在建筑物的实际项目中，如果想要改善建筑物的外观，选择在钢结构上喷涂铝或锌，因为铝和锌的化学元素很容易被外部环境因素反应，从而导致腐蚀。为了更好地解决钢结构的腐蚀问题，人员应在钢结构上喷涂具有一定耐腐蚀性的材料，为钢结构添加防腐膜，提高钢结构的耐腐蚀性，进一步确保钢结构的质量。

3.4 防锈

由于钢材料材质的特殊性，在材料存放或是后续使用过程中容易出现锈蚀现象，从而对钢结构造成严重不良影响，对结构的安全性带来严重威胁。为了有效解决这种问题，在施工过程中就需要科学合理的应用钢结构防锈施工技术，并做好后期使用过程中的养护工作。随着科学技术的不断进步，目前出现了许多新型防锈技术，在钢结构施工中比较常用的一种技术就是在钢结构表面涂抹油漆，这种防锈方法不仅可以取得比较理想的防锈效果，而且成本较低，所以在土建工程钢结构施工中得到普及。为了进一步提升此技术的应用效果，在涂抹油漆之前，需要对钢结构进行清洁，去除所有杂质，保证钢材料表面干净整洁。通常情况下，需要由人工来完成这项工作，应保证油漆涂抹的均匀性，针对那些已经出现锈蚀现象的钢材还需进行打磨，将其表层锈迹清除，然后再进行涂抹，油漆涂抹完成之后需要晾置两个小时左右。另外，在涂抹油漆的过程中，容易发生流坠现象，不仅造成浪费问题，而且还会对钢结构防锈性能造成影响，所以应合理控制涂抹厚度，保证涂抹的均匀性，防止油漆流坠。

4 结束语

在钢结构稳定性的设计中，设计人员要根据工程的实际要求，对钢结构进行全面的分析，采用合适的计算方法进行设计。在防火防震设计和细节的处理方面要更加细心，在材料的选择上要注意质量检测，从根本上提高建筑物的稳定性，为用户带来更牢固的居住场所和更好的生活体验，为建筑工程的可持续发展做出更多的贡献。

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