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摘要:随着现代高层建筑的发展,人们对高层建筑中建筑设计的要求也越来越高，而钢筋在高层建筑中起着尤为重要的作用，本文首先对钢结构的优点做了简单介绍，并通过对高层钢结构设计的分析,阐述了钢筋选型和支架搭设应注意的问题。
关键词:钢筋；钢筋混凝土；概念设计；问题
Abstract: With the development of modern high rise building, people in high-rise building construction design requirements are also increasing, and the steel bar in high rise building plays a particularly important role, in this paper, the advantages of steel structure are introduced, and based on the design of high rise steel structure analysis, expounds the selection and support of reinforced erection problems.
Key words: reinforcement; reinforced concrete; conceptual design; problem
中图分类号：TU2
钢结构的在建筑应用中的优点
现代建筑中钢结构具备很多优点，相比较传统的混凝土结构和砌体结构等，它性能稳定，质量轻强度高，抗震性能好，施工时可以在厂房进行加工再到现场装配，不仅装配的完整度好精密度高，而且能够大大的加快施工进度缩短工期。同时它还被称为“绿色建筑”，基础造价低，材料可回收和再生，节能、省地、节水。作为一种绿色环保建筑，近年来，钢结构住宅已被建设部列为重点推广项目。钢结构的优点阐述：
1、自重轻，可减轻建筑物的重量约30%，有利于建设高层，特别是在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地方，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。
2、布置灵活，开间大，使房型丰富，约可提高建筑面积3%~5%。具有充分的灵活性、可改性和安全性，有利于满足现代人的居住需要，适应现代住宅的市場需求。
3、可以工厂化生产，更易实现工业化、定型化、批量化生产，提高劳动生产率。
4、施工周期大大缩短。据研究，钢结构建筑施工周期比混凝土建筑施工周期可缩短一半。
5、隔声；轻钢结构在内外墙及楼盖搁栅间填充玻璃棉，有效阻止了通过空气传播的音频部分，而对于通过固体传播的冲击声，作如下构造处理：对于分户墙用二道墙柱构成带有中间空隙的二道墙体；而对于吊顶用的固定石膏板的小龙骨，用带有小切槽的弹性构造以有效减少楼层间的固体声传播。
6、保温；在建筑物的外墙和屋面中使用的保温隔热材料能长期使用并能保温隔热。轻钢结构住宅一般除了在墙的墙柱间填充玻璃纤维网格布外，在墙外侧再贴一层保温材料，有效隔断了通过墙柱至外墙板的热桥；楼层之间搁栅内填充玻璃纤维，减少通过楼层的热传递;所有内墙墙体的墙柱之间均填充玻璃纤维，减少户墙之间的热传递
二、高层钢结构的设计
首先高层钢结构的设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性结构构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等每个设计步骤中都贯穿了结构概念设计内容。强调结构概念设计的重要性，是要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷入只凭计算的误区。以下一些问题值得探讨：
1．在结构体系上，应重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构应具有明确的计算简图和合理的传递地震力途径，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。
2．一般工程都仅进行小震下的弹性设计，而用概念设计和构造措施保证“中震可修，大震不倒”，但没有验算和证实，那么建筑物是否真能做到“中震可修，大震不倒”，无人知晓。对抗震设防烈度较高地区的特别重要建筑和超限建筑，审查专家往往会提出更具体的设计指标：（1）中震或大震不屈服设计；（2）中震或大震弹性设计；要求设计单位确保实现“三水准”的设计目标。
3．建筑物是应当有个性的，不应当千面一物。基于性能的抗震设计理念的特点是，使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，允许按照业主的要求选择不同层次的抗震性能目标作为设计者的设计依据。例如业主可以提出更高的抗震设防要求，按中（大）震不屈服设计或中（大）震弹性设计，保证重要的建筑物在大地震作用下不影响正常使用功能，而不仅仅是不坏不倒。
4．水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力；结构刚度选择时，虽可考虑场地特征，选择结构刚度以减少地震作用效应，但是也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因P-Δ效应过大而导致结构破坏；结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。
5．在一个独立的结构单元内，应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼、电梯间；减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑，内收也不宜过多、过急，结构刚度、承载力沿房屋高度方向不宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱的部位。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载力。根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元应采取加强连接的方法。
三、结构选型问题
1、结构的超高问题
在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A 级高度的建筑外，增加了 B 级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
2、嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
3、短肢剪力墙的设置问题
在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦
四、钢结构中钢筋支撑架的搭设
在钢筋成型及绑扎施工过程中，由于钢筋特长，只能在施工现场进行连接，在连接时，必须搭设钢筋支撑架，支撑架的搭设是便于钢筋绑扎的关键。
1、搭设下部钢筋支撑架的具体措施：在距梁底标高竖向高出1000mm处，每横向@3000mm处用横钢管支撑于排架上，做成下第一排钢筋的支撑架，并将下第一排钢筋按设计顺序放于支撑架上，依此类推，直至下三、下四，所有下部钢筋搭设完成。
2、搭设上部钢筋支撑架的措施：首先搭设上部钢筋最下一排的支撑架，并设计要求放置好该排钢筋，依次类推，直至上部钢筋支撑架全部完成，但搭设好最上一排钢筋支架时，由于上一排钢筋弯钩长达几米，需经电渣压力焊才能完成，因此不能直接将上一排钢筋置于钢筋架上，须在距上一排钢筋支撑架高出2000mm处另搭设钢筋焊接用的支撑架，将上一排钢筋按设计顺序悬吊其上，进行电渣压力焊，弯钩焊接施工完毕，松开钢筋下落至上一排钢筋支撑架。
五、总结
总之，钢结构高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素，所以做好钢结构的设计工作尤为重要。
关键词:钢筋；钢筋混凝土；概念设计；问题
Abstract: With the development of modern high rise building, people in high-rise building construction design requirements are also increasing, and the steel bar in high rise building plays a particularly important role, in this paper, the advantages of steel structure are introduced, and based on the design of high rise steel structure analysis, expounds the selection and support of reinforced erection problems.
Key words: reinforcement; reinforced concrete; conceptual design; problem
中图分类号：TU2
钢结构的在建筑应用中的优点
现代建筑中钢结构具备很多优点，相比较传统的混凝土结构和砌体结构等，它性能稳定，质量轻强度高，抗震性能好，施工时可以在厂房进行加工再到现场装配，不仅装配的完整度好精密度高，而且能够大大的加快施工进度缩短工期。同时它还被称为“绿色建筑”，基础造价低，材料可回收和再生，节能、省地、节水。作为一种绿色环保建筑，近年来，钢结构住宅已被建设部列为重点推广项目。钢结构的优点阐述：
1、自重轻，可减轻建筑物的重量约30%，有利于建设高层，特别是在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地方，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。
2、布置灵活，开间大，使房型丰富，约可提高建筑面积3%~5%。具有充分的灵活性、可改性和安全性，有利于满足现代人的居住需要，适应现代住宅的市場需求。
3、可以工厂化生产，更易实现工业化、定型化、批量化生产，提高劳动生产率。
4、施工周期大大缩短。据研究，钢结构建筑施工周期比混凝土建筑施工周期可缩短一半。
5、隔声；轻钢结构在内外墙及楼盖搁栅间填充玻璃棉，有效阻止了通过空气传播的音频部分，而对于通过固体传播的冲击声，作如下构造处理：对于分户墙用二道墙柱构成带有中间空隙的二道墙体；而对于吊顶用的固定石膏板的小龙骨，用带有小切槽的弹性构造以有效减少楼层间的固体声传播。
6、保温；在建筑物的外墙和屋面中使用的保温隔热材料能长期使用并能保温隔热。轻钢结构住宅一般除了在墙的墙柱间填充玻璃纤维网格布外，在墙外侧再贴一层保温材料，有效隔断了通过墙柱至外墙板的热桥；楼层之间搁栅内填充玻璃纤维，减少通过楼层的热传递;所有内墙墙体的墙柱之间均填充玻璃纤维，减少户墙之间的热传递
二、高层钢结构的设计
首先高层钢结构的设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性结构构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等每个设计步骤中都贯穿了结构概念设计内容。强调结构概念设计的重要性，是要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷入只凭计算的误区。以下一些问题值得探讨：
1．在结构体系上，应重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构应具有明确的计算简图和合理的传递地震力途径，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。
2．一般工程都仅进行小震下的弹性设计，而用概念设计和构造措施保证“中震可修，大震不倒”，但没有验算和证实，那么建筑物是否真能做到“中震可修，大震不倒”，无人知晓。对抗震设防烈度较高地区的特别重要建筑和超限建筑，审查专家往往会提出更具体的设计指标：（1）中震或大震不屈服设计；（2）中震或大震弹性设计；要求设计单位确保实现“三水准”的设计目标。
3．建筑物是应当有个性的，不应当千面一物。基于性能的抗震设计理念的特点是，使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，允许按照业主的要求选择不同层次的抗震性能目标作为设计者的设计依据。例如业主可以提出更高的抗震设防要求，按中（大）震不屈服设计或中（大）震弹性设计，保证重要的建筑物在大地震作用下不影响正常使用功能，而不仅仅是不坏不倒。
4．水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力；结构刚度选择时，虽可考虑场地特征，选择结构刚度以减少地震作用效应，但是也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因P-Δ效应过大而导致结构破坏；结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。
5．在一个独立的结构单元内，应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼、电梯间；减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑，内收也不宜过多、过急，结构刚度、承载力沿房屋高度方向不宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱的部位。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载力。根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元应采取加强连接的方法。
三、结构选型问题
1、结构的超高问题
在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A 级高度的建筑外，增加了 B 级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
2、嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
3、短肢剪力墙的设置问题
在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦
四、钢结构中钢筋支撑架的搭设
在钢筋成型及绑扎施工过程中，由于钢筋特长，只能在施工现场进行连接，在连接时，必须搭设钢筋支撑架，支撑架的搭设是便于钢筋绑扎的关键。
1、搭设下部钢筋支撑架的具体措施：在距梁底标高竖向高出1000mm处，每横向@3000mm处用横钢管支撑于排架上，做成下第一排钢筋的支撑架，并将下第一排钢筋按设计顺序放于支撑架上，依此类推，直至下三、下四，所有下部钢筋搭设完成。
2、搭设上部钢筋支撑架的措施：首先搭设上部钢筋最下一排的支撑架，并设计要求放置好该排钢筋，依次类推，直至上部钢筋支撑架全部完成，但搭设好最上一排钢筋支架时，由于上一排钢筋弯钩长达几米，需经电渣压力焊才能完成，因此不能直接将上一排钢筋置于钢筋架上，须在距上一排钢筋支撑架高出2000mm处另搭设钢筋焊接用的支撑架，将上一排钢筋按设计顺序悬吊其上，进行电渣压力焊，弯钩焊接施工完毕，松开钢筋下落至上一排钢筋支撑架。
五、总结
总之，钢结构高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素，所以做好钢结构的设计工作尤为重要。