高層建筑鋼結構的特點及其在我國的發展與展望

何國旭 賈海濤

摘要：我國的人口在不斷增加，而我國的房屋問題卻非常的緊張，所以我國需要建設高層的樓房，這樣才能夠更好地解決我國的人口居住問題，才可以更好地提高人們的生活水平。但是由于現在高層房屋修筑的增加，導致了我國房屋建筑工程的規模在不斷地擴人，房屋的結構也由簡單轉向復雜，就造成了我國高層房屋在建設過程當中施工難度在不斷的增強，而高層建筑的施工環竹也在不斷地增加，所以，為了加人高層建筑施工技術的改革力度，我們需要加強對高層建筑的認識，加強對高層建筑施工技術的了解。

關鍵詞：高層建筑；結構；特點

一、高層建筑施工的特點

近年來，我國建筑行業施工技術有著極大的變化，相較于以前較為單一的施工模式，目前我國建筑施工結構實現了由單一結構形式向復雜結構形式的轉變，不僅表現在安全化與模塊化方面，在智能化與功能化方面也有著極大的提高。高層建筑作為現代建筑施工的重要部分，施工過程中要求的工程量以及技術含量都大為提高。為了保證高層建筑的安全性，在密閉性以及抗風性方面就要有更高的要求，不僅如此，高層建筑對于地基也有著嚴格的要求，這是因為地基的承受力在一定范圍內相對安全，如果承受力超過了范圍的臨界值，地基的承載力不能夠承受建筑物的負荷，這無疑是非常危險的。這就要求在最初打造地基的過程中，要切實保證地基與建筑物的設計相符合，還要保證地基盡量在大氣層能夠影響的深度以下。在施工過程中，所需要的地基需要更大的面積和更深的深度，以此解決施工中的結構抗浮等問題。由于高層建筑多為混合型建筑結構，所具有的功能較為復雜，這就要求建筑的施工工期較短且具有優良的結構性能。

二、高層建筑鋼結構的結構體系

用于高層建筑鋼結構設計的各種結構體系可人致根據其抵抗側向荷載的相對效能概括地分為下列類型：

1.鋼框架結構體系。框架結構體系是指，沿房屋的縱向和橫向均采用框架作為承重和抵抗側力的主要構件所構成的結構體系。由于框架體系能夠提供較人的內部使用空間，因而建筑布置靈活，并可根據樓而使用性質的改變，重新布置。

2.鋼框架—抗剪結構體系。由于純框架結構是靠梁柱的抗彎剛度來抵抗水平力，當建筑物超過30層或純框架結構在風荷載或地震作用下的側移不符合要求時，往往在純框架結構中再加上抗側移構件，即構成了鋼框架—抗剪結構體系。根據抗側移構件的不同，這種體系又可分為框架—剪力墻結構體系、框架—支撐析架結構體系。在框架—剪力墻體系中，剪力墻剛度較人，在人震作用下易發生應力集中現象，導致出現人的斜向裂縫而引起脆性破壞。為了避免這種現象發生，框架—支撐析架結構就是在框架的一跨或兒跨沿豎向布置支撐而構成，其中支撐析架部分起著類似于框架—剪力墻結構中剪力墻的作用。

3.筒體結構體系。筒體結構體系是在超高層建筑中應用較多的一種，包括框筒體系、析架筒體系和束筒體系。筒體結構體系可以定義為利用全部建筑物的周邊抵抗側向荷載的二維結構體系在框筒體系中，形成一個墻式結構必須將立柱彼此相對密集地布置在建筑物的外圍，并用深裙梁將這此立柱聯系起來。采用密柱深梁的目的是盡量減小剪力滯后效應，但由于梁高畢竟有限，該體系自然有較嚴重的剪力滯后現析架筒體系代表了一種改善框筒效能的經典方法，它在筒體表而增加斜向支撐以有效地消除翼緣及腹板框架的剪力滯后效應。束筒結構可以被認為是一組筒體，這此筒體由共用的內筒壁相互連接以形成一個多孔的多格筒體，筒體的各筒格可在不同的高度截斷而不削弱結構的整體性，可形成各種形狀與尺寸變化的收進，以適應自下而上剛度不斷變小的需要。

三、高層建筑鋼結構的主要特點

1.鋼材料強度高、重量輕，降低基礎工程造價。高層建筑下部結構承受較大的自身重力，對建筑材料要求較高。鋼材與其他建筑材料相比，鋼材的密度與屈服點的比值最小。荷載和約束條件相同的情況下，采用鋼結構自重通常較小。當跨度和荷載相同時，鋼屋架的重量只有鋼筋混凝土的1/4-1/3。由于重量輕，便于運輸和安裝，因此，鋼結構特別適用于高層鋼結構建筑。

2.鋼材料材質均勻，可靠性高。高層建筑鋼結構由于受多種荷載的作用，受力計算較為復雜。而鋼材內部組織均勻，接近勻質體，各個方向的物理力學性能基本相同，接近各向同性體；且在定得應力范圍內，處于理想彈性工作狀態，符合工程力學所采用的基本假定。因此，鋼結構的計算方法可根據力學原理進行，計算結果較準確、可靠。

3.鋼結構延性好，具有優越抗震性能。高層建筑的抗震設計是個重要的課題，普通建筑材料由于物理力學性能不足，往往難以滿足抗震要求。而在地震作用下，鋼結構因為具有良好的延性，不僅能減弱地震反應，而且屬于較理想的彈塑性結構，具有抵抗強烈地震的變形能力。1976年我國唐山地震，1985年墨西哥地震和1995年日本阪神地震，鋼結構房屋的破壞率和破壞程度均遠低于其他結構類型房屋建筑。

四、我國高層建筑鋼結構的發展與展望

根據我國現階段情況，大力推廣鋼結構技術，發展鋼結構建筑將是大勢所趨，我國高層建筑鋼結構正面臨著極好的歷史機遇。

1.由于我國鋼鐵工業的迅速發展，1999年鋼產量達12.2億噸，鋼材已逾11.7億噸，當年產量總量居世界第一。近幾年隨著馬鋼、萊鋼等萬能型鋼生產線的投產，我國具備了生產系列熱軋H型鋼的能力。隨著鋼結構的發展，鋼結構材料品種也較過去更為豐富，如H型鋼、T型鋼和L型鋼等大截面型材以及50以上厚度的鋼板，冷彎薄壁型鋼和彩色涂層鋼板等，這為我國大力發展鋼結構提供了物資基礎。

2.長期以來，國內建筑業在開發和研究鋼結構技術方面由于受國家“節約鋼材”的宏觀政策影響，因而發展緩慢。“九五計劃”之后，過去“節約鋼材”的政策轉變為“合理用鋼”政策，過去“限制使用鋼結構”的政策轉變為“大力發展鋼結構”政策，政府已經開始高度重視鋼結構建筑的發展。1998年建設部把鋼結構技術列為重點推廣的技術；1999年建設部、國家冶金工業局聯合成立建筑用鋼技術協調組，協調國家的相關部門在建筑用鋼的生產和推廣應用方面的工作，大大推動了鋼結構的發展；2000年5月建設部、國家冶金工業局建筑用鋼協調組在北京召開了全國建筑鋼結構技術發展研討會，成立了全國鋼結構專家組，并討論了國家建筑鋼結構產業“十五計劃”和2010發展綱要及建筑鋼結構工程技術政策。這充分說明我國鋼結構發展已經具備了非常好的宏觀政策大環境。

隨著我們國家經濟水平的提升和人民生活水平的發展，現代科技技術的運用也越來越廣泛，高層建筑工程的施工建設是一個非常復雜的項目，所以為了很好的做好這個項目，我們需要把現代科技技術運用到高層建筑當中，不斷的提高我們國家高層建筑的施工技術水平，這樣才能夠使高層建筑建設得到更好的發展。

參考文獻：

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