高層建筑中的鋼結構設計與施工初探

摘 要：隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，建筑工程的設計方案與結構特點都在不斷的發(fā)生改變，這對建筑施工材料的選擇要求也越來越規(guī)范化，同時鋼結構在建筑行業(yè)中也得到了廣泛的運用。目前高層建筑中的鋼結構設計與施工過程中，仍然存在著很多問題。文章對其存在的問題進行簡單的闡述，并針對問題提出有關的解決措施。

關鍵詞：高層建筑；鋼結構；設計；施工

鋼結構在現代高層建筑中得到了廣泛的運用，具有跨度大、施工速度快、造價低的特點。在高層建筑中的鋼結構設計與施工應該盡可能的節(jié)約施工材料和費用、縮短施工工期、經濟效益最大化等，那么，如何合理的處理高層建筑中的鋼結構設計與施工呢？作者結合自己的實踐工作經驗對此發(fā)表了自己的看法和給予了一定的建議。

1 高層建筑中鋼結構的主要特點

1.1 質量輕、強度高、成本低

與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土高層建筑相比，鋼結構比較經濟，施工工期短，質量輕，強度較高，且不易受到自然環(huán)境因素的影響，同時，在高層建筑中鋼結構一般都是采用先進的設計和工藝。此外，由于鋼結構的質量比較輕，所以能夠節(jié)約處理地基的費用，降低施工項目的成本。

1.2 材料比較環(huán)保

鋼結構的主要材料是鋼，其強度較高，能夠支持的結構較大，是實現現代工業(yè)化生產的主要途徑。同時，鋼材的邊角料可以被循環(huán)利用，回收運輸都十分便利且價值較高。這一過程不僅節(jié)約施工單位的成本，還能夠保護環(huán)境。

1.3 空間比較大，可移動

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構沒有較大的跨度，通常不超過15m，且鋼筋混凝土建成之后很難改變，不易移動。然而，在高層建筑中鋼結構的內部有充足的空間，可以達到60m，還可以進行簡單的改建和擴張，同時比較容易移動。

2 高層建筑中鋼結構的施工工藝

2.1 焊接工藝

在鋼結構中由于鋼的材質和種類的多樣性，在焊接時應該要從焊前預處理、焊接工藝和焊后處理這三個方面來考慮：一是焊前預處理。將焊接前的準備工作做好，根據焊接縫的不同形式采用適當的焊接方式和焊接工具，最后根據焊接的環(huán)境來選擇預熱處理工藝；二是焊接藝術。除了選擇合適的電流和焊條的型號，還需要注意焊接過程中的有關工藝；三是焊后處理。在焊接完成之后，為了保證焊接處的美觀（如：沒有凹陷、氣孔、咬邊、裂紋等現象），應該對焊接處采用超聲波來進行檢查。

2.2 組裝工藝

高層建筑中鋼結構施工藝術的組裝藝術主要包括以下三個方面：一是結構簡單、零件較小。這一工藝可以根據簡單的圖紙在平臺上自行組裝，配置定位進而實現各組裝之間的裝配；二是箱型結構。這一施工藝術首先應該以圖紙的要求為基礎，通過粉線在箱型結構的蓋板、腹板的組裝面上畫出組裝線，其次應該以蓋板為基準面，按照要求組裝腹板和隔板；三是H型鋼結構。這一施工工藝首先應該根據設計圖紙做出模型，常以翼緣板作為基準面，其次利用腹板增加水平的推力。

3 目前高層建筑中鋼結構設計和施工中出現的問題

3.1 設計工作者的方案缺少創(chuàng)新性，缺乏較強的科學意識

在高層建筑鋼結構設計的環(huán)節(jié)中，大部分設計者的方案普遍存在一種片面性，沒有從多方面去考慮和衡量方案的價值。這場會導致在施工過程中，就會產生一些不必要的費用，進而大大增加施工單位的成本。

3.2 施工圖紙不夠嚴謹，隨意性比較大

鋼結構設計中通常采用的是套圖設計，由于這種設計方式不夠準確，容易出現漏洞，進而不能夠有效的滿足投標、采購和施工的有關要求。同時，這種設計方式在設計過程中通常會出現漏、錯、缺等矛盾現象，進而使鋼結構設計不能夠形成一套完整的設計體系。

3.3 施工前的準備工作不夠完善

在高層建筑中的鋼結構施工中常存在由于施工人員不能夠很好的、正確的理解設計圖紙的真正含義，導致施工過程中出現一定的問題。同時，施工人員沒有對鋼結構安裝前進行充分的檢查，在施工的現場設備和構件擺放比較凌亂等問題。

3.4 沒有考慮自然環(huán)境因素的影響

在高層建筑中的鋼結構部件長期暴露在外，經常會受到自然環(huán)境因素的影響，這會加速部件的老化和生銹，這不僅會影響高層建筑物的美觀，還會降低鋼材的性能，產生安全隱患。如果設計者沒有充分考慮自然環(huán)境因素的影響，將會造成高層建筑中鋼結構的安全隱患問題的產生。

4 高層建筑中鋼結構的設計與施工的改進措施

4.1 提高設計人員的綜合素養(yǎng)，定期舉辦培訓

為了避免設計工作者在設計方案時存在普遍的片面性，培養(yǎng)設計者的創(chuàng)新精神，增強設計者的科學意識，提高設計者的業(yè)務水平，增強設計工作者的責任心，有關施工單位應該為有關設計人員定期舉辦專業(yè)技能培訓和綜合素質培訓。同時，要求有關設計工作者對建筑工程的難度進行合理的預測，并對一些重要的步驟做到心中有數，進而使高層建筑中的鋼結構設計的每個環(huán)節(jié)都能夠得到有效的保障。

4.2 完善設計圖紙的審核制度

在鋼結構圖紙設計中應該嚴格根據有關的設計規(guī)章制度來要求設計者進行圖紙設計，進而完善圖紙設計的審核制度，保障圖紙的管線布置、預留孔等形成一套合理的、完整的體系。同時，加強對圖紙的檢查工作，避免施工環(huán)節(jié)中的變更等問題的發(fā)生。此外，設計的施工圖紙是進行施工的主要依據，因此，為避免由于施工人員誤解圖紙的含義，導致在施工過程中出現一定的施工問題，影響施工的質量和進度問題等，在施工前應該有專門的人員對圖紙的含義和有關的技術、工藝等做出充分的解釋。

4.3 完善構件的運輸、堆放和驗收的方法

眾所周知，大部分的施工現場規(guī)模都相對較小，對各種零部構件的堆放、運輸和驗收都有著嚴格的要求，進而保障施工的秩序。在高層建筑施工前，鋼材料數量和種類都比較多，常常需要層層堆放，如果沒有科學的、合理的堆放方法，將會導致現場凌亂，無法順利開展施工，甚至導致所需鋼材沒有堆放的位置。因此，施工單位應該根據施工現場的特點和要求，完善構件的運輸、堆放和驗收的方法，合理的、科學的、有效的規(guī)劃現場堆放的地點和運輸的順序，進而使所有的鋼結構都能夠有地可放，并為施工人員創(chuàng)造干凈、整潔、有序的工作環(huán)境。

4.4 做好鋼結構的防腐工作

在高層建筑中的鋼結構設計中，應該充分考慮自然環(huán)境因素給鋼結構帶來的腐蝕性，充分結合高層建筑物所在地的天氣狀況、施工現場的溫度和濕度，以及鋼結構的防腐性能，和對裝飾的有關要求，進而做好鋼結構的防腐工作，選擇出最佳的鋼結構設計方案。

5 結束語

由于鋼結構自身的特點和優(yōu)勢，在高層建筑中的運用越來越廣泛，受到諸多因素的影響，在鋼結構的設計與施工中仍然存在著很多問題，這需要施工人員不斷地提高自身的專業(yè)水平和綜合素質，在日常工作中進行不斷地反思和總結，進而滿足現代社會與自然環(huán)境因素對高層建筑中鋼結構設計與施工的要求。

參考文獻

[1]趙丹洋.鋼結構設計施工中的問題分析[J].門窗，2014（1）：387.

[2]唐昊.淺談鋼結構施工技術[J].科技創(chuàng)新與應用，2012（13）：219.

[3]姚君玉.淺談鋼結構設計施工中的問題[J].中國建材科技，2015（2）：75.