刍议高层建筑钢结构设计的选型布置及应用

   摘要：随着我国国民经济的不断发展，人们的住房环境也有了很大的改善，高层建筑逐
渐成为了人们的主要居住形式。同时对于高层建筑的钢结构设计和选型布置方面也带来建筑
师了新的挑战。本文主要从钢结构的选型布置方面入手，重点分析高层建筑之中钢结构的设
计和应用。

 

　　关键词：高层建筑；钢结构；选型布置；设计

 

\　　近年来，我国一座座新型的高层建筑拔地而起，成为重要的建筑形式。人们在享受到
高层建筑带来空间节省的同时，如何对于高层建筑的钢结构进行选型布置，也给建筑师制
造了一定的麻烦。我国的高层建筑的钢架构设计目前还存在着一些不成熟的问题，本文主要
就钢结构的设计和应用展开讨论。

 

　　高层钢结构建筑在国外已有

110 多年的历史,1883 年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝

加哥拔地而起

,到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长,以及对高层及超高层

建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高

,使高层和超

高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大

,柱子所占的建筑面积比率

越来越大

,在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑;同时高强度钢材应运而生,在超高

层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。

 

　　

1、钢结构的适用范围 

　　我国的高层与超高层钢结构建筑的发展我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以
来已有

20 年的历史,并在设计和施工中积累了不少经验,已有我国自行编制的《高层民用建筑

钢结构技术规程》

JGJ99-98。 

　　钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、
密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。

 

　　

2、对结构的选型与布置 

　　

“概念设计”往往被强调于钢结构设计的整个过程中，它在结构选型与布置中发挥着重

要的作用。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分
体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角
度来确定控制结构的布置及细部措施。

 

　　概念设计的运用可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于
手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计
算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

 

　　钢结构分为框架、平面

(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。其理论与技术已

经相当的成熟。但是仍然有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法，例如网壳的稳
定等。结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动
荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。对于冬季雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪
滑落。结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀。
力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础。
柱间抗侧支撑的分布应均匀。其重心要尽量靠近侧向力

(风震)的作用线。否则应考虑结构的

扭转，结构的抗侧应有多道防线。比如有撑框架结构，柱子至少应能单独承受

1/4 的总水平

力框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常
为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱也