高层钢结构设计应用浅析

【摘要】钢结构在高层建筑中的使用越来越多，在高层建筑的建造过程中如何更好的利用钢

结构，主要在于其设计方面。本文从高层钢结构的设计和应用两方面来探讨要如何更好的深
化高层钢结构的设计和运用。

 

　　【关键词】高层钢结构；设计；应用；深化

 

　　中图分类号：

 TU392 文献标识码： A 文章编号： 

　　一、前言

 

　　钢结构使用在高层建筑上，其设计和施工的要求都极高，同时设计的优劣将会影响高
层建筑的使用效果以及安全性。所以，明确高层建筑的特点，将钢结构的设计更好的融合在
高层建筑的特质里面，设计出更加完美的高层钢结构建筑，是我们研究探讨的方向。

 

　　二、高层建筑结构体系

 

　　高层钢结构的建筑设计是要从钢结构的设计开始的。钢筋混凝土和受力外包钢筒系统运
用起来是比较经济的系统，被有效地运用于大批的民用建筑和商业建筑中。一般情况，

40

层以上，高度在

100 米以上的建筑被定义为超高层建筑。对于结构设计来讲，按照建筑使用

功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计
原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架

-剪力

墙结构体系、框

-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。 

　　三、钢结构设计的特点极其原则

 

　　

1、高层钢结构设计的特点 

　　（一）对高层钢结构的设计首先应该要考虑高层钢材的承重结构设计，在对承重结构
设计的时候需要分两个方面进行设计，即：承载能力极限状态和正常使用极限状态。在设计
的过程中要考虑到构件和连接的强度破坏的承受能力，如果因为疲劳导致破坏或者因为钢
材过度的变形不在适合继续承载，钢材的结构将会转变为机动体系和结构倾覆。

 

　　（二）在对高层钢结构的设计时，必须要进行柱网的布置设计，在设计时可以考虑选
取一榀框架单元，对柱截面和梁截面要首先进行初选。框架梁受到竖向恒荷载、竖向活荷载、
水平风荷载和地震力的作用的影响。对内力的计算时要采用分层法来进行相应的计算。

 

　　

2、高层钢结构设计的原则 

　　高层钢结构设计的基本原则是：结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，整个结构安全
可靠；结构应符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；结构方案尽可能节约钢材，减轻
钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，节约劳动工日；结构构件应便于运输、便于维护；
在可能条件下，尽量注意美观，特别是外露结构，有一定建筑美学要求。

 

　　（一）梁柱体系

 

　　平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接

H 形截面钢梁，柱为焊接箱型钢柱。整个结构

设计成刚性框架结构，竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性
连接设计，现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为

H 形截面单跨简支梁，设计主

次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。

 

　　（二）抗剪体系

 

　　分析计算表明，在全部水平风荷载和地震力作用下，结构体系局部刚度较弱，因此钢
框架

—支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架—剪力墙结构体系的中间部

分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙，来抵抗水平外力的冲击。

 

　　（三）楼盖体系

 

　　一般各层楼（

 屋） 盖均采用钢筋混凝土楼（ 屋） 盖，现在，有部分建筑开始使用成

品组合楼板体系，

 楼板厚度依结构计算定为 110mm，120mm,140mm 等。在结构计算中，认