高层建筑钢结构的应用和存在的问题

在高层建筑工程设计施工中采取钢结构形式，其优势因素十分明显，重点表现在以下方面：第一，能够降低建筑结构自重。相对钢筋混凝土框剪结构，采取钢结构能够有效降低其建筑重力荷载，其荷载值降低，必然会降低建筑基础工程处理难度；第二，降低结构在建筑工程中占用面积。采取钢筋混凝土结构的高层建筑工程，其结构面积占建筑楼层面积7%左右，而采取钢结构其实际柱截面则会降低，且采取钢柱及钢支撑体系，其厚度较薄，一般而言，钢结构面积占楼层面积为3%左右，能够有效提高空间利用率；第三，可以缩短工程工期。因钢结构其相关构件多在工厂完成制作并在施工现场进行组装，其安装过程中无需搭设数量众多的脚手架，混凝土楼板施工与钢结构安装能够保持交叉运行，其整体施工进度较之钢筋混凝土可以提高约25%左右。此外，钢结构其具备较好延性，可以降低地震反应，且弹性性结构具备较好的变形能力，抗震性性能突出。采取钢结构作为高层建筑主体结构，有助于实现其整体效益。

 

高层建筑钢结构体系，在实践应用中较为典型的主要为纯框架结构、框架支撑结构、框架混凝土剪力墙结构、巨型框架及筒体结构等。

纯框架钢结构在高层建筑中应用，其优势表现为：制作安装便捷，整体刚度分布较为均匀，然而其结构所具备的抗侧力性能偏差，多应用于低于20层的高层建筑中。框架支撑结构属于高层建筑钢结构应用中最为广泛的形式，框架与支撑体系相互协作，共同承担水平力，一旦支撑系统出现破坏，则可由框架承担建筑水平力。在实际应用设计中，需要依据建筑工程高度及水平力合理设置支撑刚度及形式。框架混凝土剪力墙结构具备自重轻、施工进度快等优势，在设计应用中逐渐趋于普遍。巨型框架结构形式在超高层建筑结构中其优势明显，可以满足更好的设计要求，整体效果较好，然而其抗震性能的实现需要重点研究。筒体结构在高层建筑工程中，其受力性能较好，内外筒均具备着较好的抗弯强度，共同承担水平力，整个工程刚度及延性较好。

 

在高层建筑工程中采取钢结构作为主体结构，其所需要消耗的钢材量十分大，为确保施工进度，需要保证钢材供应的稳定性。如在高层建筑中选择应用H型钢，然而在相关区域范围内，其有能力稳定供应H型钢的钢厂是否存在，其生产规格如何，均对工程施工存在着一定影响。且钢结构在应用中，其自身耐火性能较差，尤其是在火灾环境中，其构件温度快速提升，热传导快速，在温度升高的过程中，钢材其屈服强度下降，如当钢结构温度在350℃时，钢结构强度会出现30%幅度的下降，在600℃温度环境中，钢结构其承载能力丧失。为此，在钢结构工程施工中，要求对钢材采取防火处理。

此外，我国高层建筑钢结构研究时间较短，部分设计单位其对钢结构实际缺乏科学认知，盲目设计引起较多质量问题。在高层建筑钢结构应用中，高宽比限制问题较为突出，部分建筑工程严重超出高宽比限制，其是否可以确保工程安全性，钢结构其阻尼比多取值为0.02，实际应用中其是否具备合理性等，均需要深层次研究

 

高层建筑钢结构在实际应用中虽然存在着较多问题，但其优势较大，其未来发展应用前景较为广阔，为确保钢结构高层建筑施工质量，对钢结构制作及相关质量控制进行探究。

在进行钢结构制作时，需要综合考虑高层建筑实际需求，合理选择钢材材质，要求钢材应具备质量证明书，满足实际设计要求，高层钢结构连接材料应用需要满足设计要求。钢构件加工的关键点在于焊接，为确保焊接质量，应明确要求焊工具备相应资格证书，在正式焊接之前开展试验焊接，确保其焊接焊缝质量满足设计及标准要求，依据国家标准对焊接外形尺寸、焊接接头外观缺陷进行检验，针对要求熔透焊接的作业，应采取超声波探测方式进行深入检查。钢构件完成制作后，依据工程施工图示要求与相关焊接标准，由监理工程师对其成本进行检验，合格后完成验收。在检验验收过程中，应重点对钢构件外形、尺寸偏差进行检查，此外，还应检查钢构件涂装质量与涂层厚度，确保钢结构构件满足工程应用实际。

在高层建筑工程中进行钢结构安装作业，需要明确安装次序，确保安装机械设备及相关机具应用合理性，对构件进行合理分类。实际安装过程中应尽量降低高空起吊频率，提高结构安装整体质量，为避免构件出现意外变形，应采取专业机具，安装后及时进行检验校正，避免引起安装误差，确保其整体质量。在整个钢结构安装过程中，应采取分阶段验收与整体验收相结合的方式，确保钢结构安装质量，实现高层建筑工程钢结构应用整体效益。

 

在高层建筑工程施工中采取钢结构来代替钢筋混凝土结构，能够降低建筑自重，降低建筑结构所占据的整体结构面积，抗震性能较好且有助于实现高层建筑整体效益。在概述钢结构应用优势的基础上，探究高层建筑是钢结构实际结构体系与高层建筑钢结构应用中存在的现实性问题，分析了钢结构制作及相关质量控制。合理应用钢结构，努力克服其存在问题，能够在实现高层建筑质量及功能基础上，实现更佳的经济效益及社会效益。