高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和存在的問題

在高層建筑工程設(shè)計(jì)施工中采取鋼結(jié)構(gòu)形式，其優(yōu)勢因素十分明顯，重點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面：第一，能夠降低建筑結(jié)構(gòu)自重。相對鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，采取鋼結(jié)構(gòu)能夠有效降低其建筑重力荷載，其荷載值降低，必然會降低建筑基礎(chǔ)工程處理難度；第二，降低結(jié)構(gòu)在建筑工程中占用面積。采取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑工程，其結(jié)構(gòu)面積占建筑樓層面積7%左右，而采取鋼結(jié)構(gòu)其實(shí)際柱截面則會降低，且采取鋼柱及鋼支撐體系，其厚度較薄，一般而言，鋼結(jié)構(gòu)面積占樓層面積為3%左右，能夠有效提高空間利用率；第三，可以縮短工程工期。因鋼結(jié)構(gòu)其相關(guān)構(gòu)件多在工廠完成制作并在施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝，其安裝過程中無需搭設(shè)數(shù)量眾多的腳手架，混凝土樓板施工與鋼結(jié)構(gòu)安裝能夠保持交叉運(yùn)行，其整體施工進(jìn)度較之鋼筋混凝土可以提高約25%左右。此外，鋼結(jié)構(gòu)其具備較好延性，可以降低地震反應(yīng)，且彈性性結(jié)構(gòu)具備較好的變形能力，抗震性性能突出。采取鋼結(jié)構(gòu)作為高層建筑主體結(jié)構(gòu)，有助于實(shí)現(xiàn)其整體效益。

 

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系，在實(shí)踐應(yīng)用中較為典型的主要為純框架結(jié)構(gòu)、框架支撐結(jié)構(gòu)、框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)、巨型框架及筒體結(jié)構(gòu)等。

純框架鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑中應(yīng)用，其優(yōu)勢表現(xiàn)為：制作安裝便捷，整體剛度分布較為均勻，然而其結(jié)構(gòu)所具備的抗側(cè)力性能偏差，多應(yīng)用于低于20層的高層建筑中。框架支撐結(jié)構(gòu)屬于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中最為廣泛的形式，框架與支撐體系相互協(xié)作，共同承擔(dān)水平力，一旦支撐系統(tǒng)出現(xiàn)破壞，則可由框架承擔(dān)建筑水平力。在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中，需要依據(jù)建筑工程高度及水平力合理設(shè)置支撐剛度及形式。框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)具備自重輕、施工進(jìn)度快等優(yōu)勢，在設(shè)計(jì)應(yīng)用中逐漸趨于普遍。巨型框架結(jié)構(gòu)形式在超高層建筑結(jié)構(gòu)中其優(yōu)勢明顯，可以滿足更好的設(shè)計(jì)要求，整體效果較好，然而其抗震性能的實(shí)現(xiàn)需要重點(diǎn)研究。筒體結(jié)構(gòu)在高層建筑工程中，其受力性能較好，內(nèi)外筒均具備著較好的抗彎強(qiáng)度，共同承擔(dān)水平力，整個(gè)工程剛度及延性較好。

 

在高層建筑工程中采取鋼結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)，其所需要消耗的鋼材量十分大，為確保施工進(jìn)度，需要保證鋼材供應(yīng)的穩(wěn)定性。如在高層建筑中選擇應(yīng)用H型鋼，然而在相關(guān)區(qū)域范圍內(nèi)，其有能力穩(wěn)定供應(yīng)H型鋼的鋼廠是否存在，其生產(chǎn)規(guī)格如何，均對工程施工存在著一定影響。且鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中，其自身耐火性能較差，尤其是在火災(zāi)環(huán)境中，其構(gòu)件溫度快速提升，熱傳導(dǎo)快速，在溫度升高的過程中，鋼材其屈服強(qiáng)度下降，如當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)溫度在350℃時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會出現(xiàn)30%幅度的下降，在600℃溫度環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)其承載能力喪失。為此，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工中，要求對鋼材采取防火處理。

此外，我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)研究時(shí)間較短，部分設(shè)計(jì)單位其對鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際缺乏科學(xué)認(rèn)知，盲目設(shè)計(jì)引起較多質(zhì)量問題。在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，高寬比限制問題較為突出，部分建筑工程嚴(yán)重超出高寬比限制，其是否可以確保工程安全性，鋼結(jié)構(gòu)其阻尼比多取值為0.02，實(shí)際應(yīng)用中其是否具備合理性等，均需要深層次研究

 

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中雖然存在著較多問題，但其優(yōu)勢較大，其未來發(fā)展應(yīng)用前景較為廣闊，為確保鋼結(jié)構(gòu)高層建筑施工質(zhì)量，對鋼結(jié)構(gòu)制作及相關(guān)質(zhì)量控制進(jìn)行探究。

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制作時(shí)，需要綜合考慮高層建筑實(shí)際需求，合理選擇鋼材材質(zhì)，要求鋼材應(yīng)具備質(zhì)量證明書，滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求，高層鋼結(jié)構(gòu)連接材料應(yīng)用需要滿足設(shè)計(jì)要求。鋼構(gòu)件加工的關(guān)鍵點(diǎn)在于焊接，為確保焊接質(zhì)量，應(yīng)明確要求焊工具備相應(yīng)資格證書，在正式焊接之前開展試驗(yàn)焊接，確保其焊接焊縫質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)要求，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對焊接外形尺寸、焊接接頭外觀缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，針對要求熔透焊接的作業(yè)，應(yīng)采取超聲波探測方式進(jìn)行深入檢查。鋼構(gòu)件完成制作后，依據(jù)工程施工圖示要求與相關(guān)焊接標(biāo)準(zhǔn)，由監(jiān)理工程師對其成本進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后完成驗(yàn)收。在檢驗(yàn)驗(yàn)收過程中，應(yīng)重點(diǎn)對鋼構(gòu)件外形、尺寸偏差進(jìn)行檢查，此外，還應(yīng)檢查鋼構(gòu)件涂裝質(zhì)量與涂層厚度，確保鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件滿足工程應(yīng)用實(shí)際。

在高層建筑工程中進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)，需要明確安裝次序，確保安裝機(jī)械設(shè)備及相關(guān)機(jī)具應(yīng)用合理性，對構(gòu)件進(jìn)行合理分類。實(shí)際安裝過程中應(yīng)盡量降低高空起吊頻率，提高結(jié)構(gòu)安裝整體質(zhì)量，為避免構(gòu)件出現(xiàn)意外變形，應(yīng)采取專業(yè)機(jī)具，安裝后及時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)校正，避免引起安裝誤差，確保其整體質(zhì)量。在整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，應(yīng)采取分階段驗(yàn)收與整體驗(yàn)收相結(jié)合的方式，確保鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高層建筑工程鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用整體效益。

 

在高層建筑工程施工中采取鋼結(jié)構(gòu)來代替鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，能夠降低建筑自重，降低建筑結(jié)構(gòu)所占據(jù)的整體結(jié)構(gòu)面積，抗震性能較好且有助于實(shí)現(xiàn)高層建筑整體效益。在概述鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，探究高層建筑是鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際結(jié)構(gòu)體系與高層建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中存在的現(xiàn)實(shí)性問題，分析了鋼結(jié)構(gòu)制作及相關(guān)質(zhì)量控制。合理應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，努力克服其存在問題，能夠在實(shí)現(xiàn)高層建筑質(zhì)量及功能基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更佳的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。