超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)管理

張勝威

中機(jī)十院國(guó)際工程有限公司深圳分公司 廣東深圳 518000

在超高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用已經(jīng)很普遍：能夠更有效地保障建筑物整體使用空間，保障超高層建筑建設(shè)施工單位整體經(jīng)濟(jì)效益，有助于我國(guó)建筑行業(yè)健康發(fā)展，需要采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方式以保證超高層建筑的正常使用，需要注意的關(guān)鍵性問(wèn)題也很多，其中就包括鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，就是對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行深化，使圖紙表達(dá)面面?zhèn)樀?，連接節(jié)點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)要求和安裝要求，最終使工程順利實(shí)施，不僅包括了設(shè)計(jì)所要表達(dá)的內(nèi)容，還包括施工承包商所關(guān)心的材供、運(yùn)輸、安裝方法和順序等方面問(wèn)題，部分承擔(dān)了項(xiàng)目咨詢的角色[1]。

1 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特性

鋼結(jié)構(gòu)主要是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)，在建筑工程施工中有著非常重要的作用。超高層建筑整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特性主要有以下幾個(gè)方面：第一，比普通建筑工程的層數(shù)更多，建筑豎向荷載會(huì)帶來(lái)相應(yīng)豎向軸應(yīng)力，一旦出現(xiàn)颶風(fēng)、地震等自然災(zāi)害會(huì)對(duì)水平面上造成更大的影響。因此，在設(shè)計(jì)超高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，除了要對(duì)建筑豎向荷載進(jìn)行考量外，還要重視考量水平荷載。第二，超高層建筑需要承受極大的豎向壓力，建筑物竣工驗(yàn)收使用過(guò)程中容易出現(xiàn)軸向走樣問(wèn)題，可能會(huì)影響到建筑梁彎矩。這就需要在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)于梁彎矩要格外留意。第三，如果發(fā)生強(qiáng)度較高的地震，就可能會(huì)造成建筑人員的財(cái)產(chǎn)或者的生命受到威脅，這就需要重視抗震性要求，確保具有良好的抗震能力。第四，鋼材的體積比較小，而且具有較大的強(qiáng)度和抗震性能，能夠降低超高層建筑物的整體重量，減少造價(jià)成本[2]。

2 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)管理

2.1 完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃

為了進(jìn)一步提升超高層建筑工程的質(zhì)量，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)要做好設(shè)計(jì)規(guī)劃工作。相關(guān)人員要全面理解概念設(shè)計(jì)的意義，在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段要嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性和均衡性等要求進(jìn)行。另外，要和施工人員加強(qiáng)溝通，全面掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的情況，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃方案。此外，要積極利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，學(xué)習(xí)新的設(shè)計(jì)理念和方式，不斷提高設(shè)計(jì)質(zhì)量[3]。

2.2 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)超高層建筑工程鋼結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)，第一項(xiàng)內(nèi)容就是設(shè)計(jì)圖紙，相關(guān)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中要明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，按照工程設(shè)計(jì)的要求規(guī)范進(jìn)行，避免因人為失誤導(dǎo)致設(shè)計(jì)脫節(jié)等問(wèn)題。比如在設(shè)計(jì)橫梁、柱強(qiáng)軸的鋼結(jié)構(gòu)圖紙時(shí)，工作人員要重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面內(nèi)容：第一，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)橫梁的腹板和翼緣時(shí)，可以選擇使用完全熔透法。為了有效控制鋼結(jié)構(gòu)的連梁性能，在腹板的兩邊要成對(duì)設(shè)置水平加勁。同時(shí)，一定要使加勁肋的水平中心線與橫梁翼緣水平中心線相重合。另外要合理使用對(duì)接焊縫連接法來(lái)處理鋼結(jié)構(gòu)的坡口部位，使用雙面角焊縫連接法來(lái)處理柱腹板。第二，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)圖紙時(shí)一定要重點(diǎn)關(guān)注焊接的位置，尤其是柱強(qiáng)軸?？梢允褂猛耆竿阜ǎ鶕?jù)超高層建筑設(shè)計(jì)方面的相關(guān)規(guī)定規(guī)范進(jìn)行，如果有需要，還可把連接位置設(shè)計(jì)成三級(jí)焊縫，減少焊接中的要求。第三，要加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)和混凝土連接加固。為了提高支撐混凝土的承載能力，在設(shè)計(jì)時(shí)工作人員要合理使用鋼斜撐加固方式，把部分荷載轉(zhuǎn)移到框架柱上。第四，在制定焊接方案時(shí)要全面分析焊接質(zhì)量、功效等，防止出現(xiàn)焊接變形問(wèn)題。鋼結(jié)構(gòu)焊接主要是使用二氧化碳的氣體保護(hù)半自動(dòng)焊，同時(shí)可以和手工焊進(jìn)行近搭配，在進(jìn)行焊接的過(guò)程中要注重順序，并格外的要求焊接的對(duì)稱性，并最大可能的減少焊接變形情況的發(fā)生[4]。

2.3 確保構(gòu)架加工制作的合理化

在鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，構(gòu)件在進(jìn)行分段分節(jié)時(shí)，要保證構(gòu)架加工制作按照合理的工序開(kāi)展?；诖?，工作人員一定要使構(gòu)建保持完整，確保符合制作工藝的相關(guān)要求。同時(shí)，為了推動(dòng)加工制作廠順利完成自動(dòng)化作業(yè)，一定要做好構(gòu)建的量分。另外，在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分節(jié)分段時(shí)，對(duì)于設(shè)備的具體參數(shù)工作人員要進(jìn)行詳細(xì)的掌握，并充分的分析構(gòu)件作業(yè)的情況，考察好加工制作廠的條件，確保其能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)定。此外，還要嚴(yán)格規(guī)范焊接操作流程，防止出現(xiàn)焊接重疊、盲焊等情況。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸、安裝條件

要綜合分析鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸和安裝條件，具體可以從以下幾方面進(jìn)行：第一，設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)和運(yùn)輸、安裝等機(jī)構(gòu)的交流，全面了解現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、運(yùn)輸方式、塔吊布置以及吊重能力等。第二，明確構(gòu)件三維尺寸與單元吊裝的質(zhì)量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析壓縮變形帶來(lái)的后果，科學(xué)劃分構(gòu)件制作單元，并實(shí)行放樣測(cè)量，確保符合施工要求。第三，對(duì)階段進(jìn)行科學(xué)劃分，并結(jié)合運(yùn)輸方案制定合理的應(yīng)急對(duì)策。同時(shí)要改善繩索的線彈性變量，確保平穩(wěn)運(yùn)輸。第四，在建模環(huán)節(jié)，相關(guān)人員要做好驗(yàn)證，保證構(gòu)件安裝具有科學(xué)可行性，為后期的實(shí)際安裝工作奠定良好基礎(chǔ)。第五，要結(jié)合工程施工的實(shí)際環(huán)境和鋼材的特征，對(duì)于焊接的材料以及機(jī)械設(shè)備等要進(jìn)行合理控制，并在此過(guò)程中注重工藝技術(shù)的使用情況，進(jìn)一步確保焊接質(zhì)量的可靠性。

2.5 加強(qiáng)層的設(shè)置

超高層建筑如果采用核心筒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)抗側(cè)的剛度通常比較差，很難達(dá)到側(cè)向位移的要求，因此一定要合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層，加大水平伸臂構(gòu)件的剛度，這樣在水平荷載作用下會(huì)產(chǎn)生拉力與軸向壓力，平衡部分外荷載，避免出現(xiàn)側(cè)向偏移。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著超高層建筑工程的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作日益重要。在實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)人員要全面分析超高層建筑工程的特征，采取合理的設(shè)計(jì)管理措施，進(jìn)一步保障設(shè)計(jì)的合理性。