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【摘 要】文中从钢结构高层建筑物的发展过程，介绍了钢结构高层建筑物设计特点，包括钢结构建筑的“柔性”特点、钢结构建筑物 “轻”的特点、钢结构的“宽敞”特点和钢结构建筑的设计思想；并对钢结构设计过程进行了探讨，提出我国钢结构在高层建筑中要体现时代的特色，促进我国建筑领域的发展。
【关键词】建筑设计；钢结构；设计特点；设计过程
高层钢结构一般是指六层以上(或30m以上)的建筑物，它主要采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架―混凝土核心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为广泛。中国的上海金茂大厦在世界各大高层建筑物排名第四名。它是具有中国传统风格的超高层建筑，是上海迈向21世纪的标志性建筑之一，由美国SOM设计事务所主设计。1998年8月建成。占地236万平方米，建筑面积 28.95万平方米。高420.5米，共有88层。金茂大厦充分体现了中国传统的文化与现代高新科技相融合的特点，它既是中国古老塔式建筑的延伸和发展，又是海派建筑风格在浦东的再现。
1.钢结构高层建筑物的设计特点
改革开放以来，高层建筑行业的发展最为时代标志，在城市建设的发展中独领风骚，这是源于钢结构的建筑具有很多独特之处。
1.1钢结构高层建筑的“柔性”特点
由于钢结构于混凝土结构的基础理论的区别，钢结构的设计思想与混凝土的结构设计思想不同，钢结构的设计思想是“柔性”的，为了充分的体现设计理念和设计师的创意，钢结构允许有变形存在，而这一点变形在混凝土结构中是根本不行的。因此，在钢结构设计过程中一定要将钢与其他材料的性质加以区分。充分考虑到钢材料的延展性和弹塑性，利用钢结构的变形性能，使钢结构建筑独具特色。同时钢结构还具有热导率比较大的特性，也存在明显的热变形。这些钢材料的特殊性质，可能会引起钢建筑物的变形，因此，必须采用科学的手段加以控制，消除建筑结构内部产生应力，避免使建筑物局部或者整体造成危害。
1.2钢结构高层建筑具有“轻”的特点
由于钢结构对荷载有敏感的反应。在采用钢结构建筑的设计中首先要选择强度高、质量轻的材料，尽可能的减轻建筑物整体的质量。严格控制钢结构建筑的荷重，这不仅仅是出于钢结构本身材料的性质才应该的考虑，同时建设成本的经济原因也是影响荷重的因素，与其他材料相比，同样是增加一个荷重，钢结构增加的费用是钢筋混凝土结构增加费用的15-20倍。钢结构建筑在装饰时往往选用玻璃幕墙、金属幕墙，除了美观的原因外，选择的原因还在于幕墙质量轻，与墙面相比，玻璃幕墙的质量只占砖墙的1/7，这可以极大控制钢结构建筑的荷重。
1.3钢结构高层建筑的“宽敞”特点
高层建筑在选用材料强度对比上，金属的强度要比混凝土强度大很多，合金的强度更高。由于材料强度越高，可承载的外力就越大，显然，钢结构建筑承受同样荷载的构件截面要小很多。从节约投资成本的角度考虑，由于钢的价格比混凝土要高很多，同样的荷载用钢量少就会使建筑成本更经济。同样的建筑面积，柱距的大小与柱子数量成反比。柱距数值越大，柱子所用的数量就越少。从经济性的角度出发，框架结构中一般选用10-15米的柱距。另外，在梁柱节点的设计上钢结构框架与混凝土结构框架有很大不同，混凝土框架结构所有梁柱节点都要是抗弯节点，而钢结构的柱梁节点可以设计成抗弯节点和铰节点两种。跨度大的钢梁如果两端是铰接就可以设计为平行弦钢析架，风道和其它管道都可以从中间穿过去，所以钢结构的建筑从空间上看要比一般的建筑宽阔。同样这也是钢结构设计的优势。
1.4钢结构高层建筑的设计思想
高层建筑钢结构设计要求设计师具有整体化的设计理念。所谓整体化的设计理念，是要考虑到各种因素对设计的影响，设计初期就要全面、综合分析和考虑各方面问题，在整体上把握建筑设计，实现综合性和整体化的设计目标。其中对高层建筑的层面，功能层面的考虑也包含了对高层建筑结构、设备、空间的各种因素，对施工层面时考虑的是从材料、工艺、加工各方面进行考虑，要作到产品与外观的统一。将建筑层面与功能层面结合起来，达到对建筑物的完美表达。
2.钢结构高层建筑的设计过程
钢结构所采用的设计方法主要有两种方式。第一种需要建筑师了解要求和设计方法，将设计深入到加工当中。第二种是建筑师要了解专业厂商的生产能力和产品，了解技术发展的水平，建筑师要达到什么目的就应该找到具体的厂商。这需要社会信息的通畅。更多的建筑师是采用两种结合的方法。第一，方案构思在方案设计之初要认真考虑到底采用什么结构形式最适合这个工程，如果采用钢结构，这种结构的哪些方面有助于建筑艺术的表达。如果设计的时间紧张，施工总时间只给三个月。就可以选择钢结构。原因是施工速度快，空间灵活，展厅需要大的空间，质量轻，有利于基础处理，将来拆除后也易于清理钢构件、玻璃在拆除后可以回收或是重新利用，有利于环境保护和节省能源，同时，轻盈的建筑形象与建筑主题非常相符。第二，建筑深化设计时一方面进行建筑图纸的深入，同时与各专业专家交换意见，接着和专业厂家初步联系，得到前期咨询。在与专业厂家接触时，主要是钢结构制造厂和幕墙安装公司，了解采用什么技术可以最大限度地缩短施工时间，他们能够承担那些方面的细化设计，交接接口的图纸要到什么样的程度。同时也要和钢品公司联系。了解在建设周期内提供的现货和提货周期。第三，钢结构深化设计在施工图设计完成后，厂家在结束深化设计，将图纸交由建筑师加以审核，以满足设计师的设想目标为合格标准。设计师可以根据生产厂家的能力和擅长对设计作了部分调整。复杂的工程常常要对厂家考察，或者到厂家作实地的论证。建筑师认可厂家的加工图后，经建筑师签字便可以加工构件了。就某些产品，设计、业主和监理三方要认定和封样。第四，钢结构的施工与安装钢结构构件运输到现场，在地面组装，吊装，在空中就位组装，焊接或者螺栓、测量、校正、进行防腐、防火处理然后浇注楼板，进行内外围护结构的安装。最后作连接件和装饰构件的安装，也要精确、细致。
3.结语
钢建筑结构的特性与其他材料不同，目前，钢建筑结构还没有向混凝土建筑结构一样，被广泛的应用到我国建筑行业当中。钢建筑结构对建筑师和社会都提出与以往不同的要求，金属和钢材在建筑领域的应用，要求建筑师对建筑有更加深刻的理解和新的认识。同时，金属和钢材在建筑中的应用对建筑产业产生促进性的作用，甚至对重新塑造现行的设计和施工队伍具有深远意义。
【参考文献】
［１］林敬雄.钢结构在建筑领域中的应用.科技创新与应用.2012（4）（下）：213.
［２］陈汉永.试论钢结构施工技术在工程中的应用[J].广东科技.2010 (02).：94-95.
［３］田保成,王力野.钢结构在土木工程中的应用分析[J].华章.2009，(14).：162.
【关键词】建筑设计；钢结构；设计特点；设计过程
高层钢结构一般是指六层以上(或30m以上)的建筑物，它主要采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架―混凝土核心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为广泛。中国的上海金茂大厦在世界各大高层建筑物排名第四名。它是具有中国传统风格的超高层建筑，是上海迈向21世纪的标志性建筑之一，由美国SOM设计事务所主设计。1998年8月建成。占地236万平方米，建筑面积 28.95万平方米。高420.5米，共有88层。金茂大厦充分体现了中国传统的文化与现代高新科技相融合的特点，它既是中国古老塔式建筑的延伸和发展，又是海派建筑风格在浦东的再现。
1.钢结构高层建筑物的设计特点
改革开放以来，高层建筑行业的发展最为时代标志，在城市建设的发展中独领风骚，这是源于钢结构的建筑具有很多独特之处。
1.1钢结构高层建筑的“柔性”特点
由于钢结构于混凝土结构的基础理论的区别，钢结构的设计思想与混凝土的结构设计思想不同，钢结构的设计思想是“柔性”的，为了充分的体现设计理念和设计师的创意，钢结构允许有变形存在，而这一点变形在混凝土结构中是根本不行的。因此，在钢结构设计过程中一定要将钢与其他材料的性质加以区分。充分考虑到钢材料的延展性和弹塑性，利用钢结构的变形性能，使钢结构建筑独具特色。同时钢结构还具有热导率比较大的特性，也存在明显的热变形。这些钢材料的特殊性质，可能会引起钢建筑物的变形，因此，必须采用科学的手段加以控制，消除建筑结构内部产生应力，避免使建筑物局部或者整体造成危害。
1.2钢结构高层建筑具有“轻”的特点
由于钢结构对荷载有敏感的反应。在采用钢结构建筑的设计中首先要选择强度高、质量轻的材料，尽可能的减轻建筑物整体的质量。严格控制钢结构建筑的荷重，这不仅仅是出于钢结构本身材料的性质才应该的考虑，同时建设成本的经济原因也是影响荷重的因素，与其他材料相比，同样是增加一个荷重，钢结构增加的费用是钢筋混凝土结构增加费用的15-20倍。钢结构建筑在装饰时往往选用玻璃幕墙、金属幕墙，除了美观的原因外，选择的原因还在于幕墙质量轻，与墙面相比，玻璃幕墙的质量只占砖墙的1/7，这可以极大控制钢结构建筑的荷重。
1.3钢结构高层建筑的“宽敞”特点
高层建筑在选用材料强度对比上，金属的强度要比混凝土强度大很多，合金的强度更高。由于材料强度越高，可承载的外力就越大，显然，钢结构建筑承受同样荷载的构件截面要小很多。从节约投资成本的角度考虑，由于钢的价格比混凝土要高很多，同样的荷载用钢量少就会使建筑成本更经济。同样的建筑面积，柱距的大小与柱子数量成反比。柱距数值越大，柱子所用的数量就越少。从经济性的角度出发，框架结构中一般选用10-15米的柱距。另外，在梁柱节点的设计上钢结构框架与混凝土结构框架有很大不同，混凝土框架结构所有梁柱节点都要是抗弯节点，而钢结构的柱梁节点可以设计成抗弯节点和铰节点两种。跨度大的钢梁如果两端是铰接就可以设计为平行弦钢析架，风道和其它管道都可以从中间穿过去，所以钢结构的建筑从空间上看要比一般的建筑宽阔。同样这也是钢结构设计的优势。
1.4钢结构高层建筑的设计思想
高层建筑钢结构设计要求设计师具有整体化的设计理念。所谓整体化的设计理念，是要考虑到各种因素对设计的影响，设计初期就要全面、综合分析和考虑各方面问题，在整体上把握建筑设计，实现综合性和整体化的设计目标。其中对高层建筑的层面，功能层面的考虑也包含了对高层建筑结构、设备、空间的各种因素，对施工层面时考虑的是从材料、工艺、加工各方面进行考虑，要作到产品与外观的统一。将建筑层面与功能层面结合起来，达到对建筑物的完美表达。
2.钢结构高层建筑的设计过程
钢结构所采用的设计方法主要有两种方式。第一种需要建筑师了解要求和设计方法，将设计深入到加工当中。第二种是建筑师要了解专业厂商的生产能力和产品，了解技术发展的水平，建筑师要达到什么目的就应该找到具体的厂商。这需要社会信息的通畅。更多的建筑师是采用两种结合的方法。第一，方案构思在方案设计之初要认真考虑到底采用什么结构形式最适合这个工程，如果采用钢结构，这种结构的哪些方面有助于建筑艺术的表达。如果设计的时间紧张，施工总时间只给三个月。就可以选择钢结构。原因是施工速度快，空间灵活，展厅需要大的空间，质量轻，有利于基础处理，将来拆除后也易于清理钢构件、玻璃在拆除后可以回收或是重新利用，有利于环境保护和节省能源，同时，轻盈的建筑形象与建筑主题非常相符。第二，建筑深化设计时一方面进行建筑图纸的深入，同时与各专业专家交换意见，接着和专业厂家初步联系，得到前期咨询。在与专业厂家接触时，主要是钢结构制造厂和幕墙安装公司，了解采用什么技术可以最大限度地缩短施工时间，他们能够承担那些方面的细化设计，交接接口的图纸要到什么样的程度。同时也要和钢品公司联系。了解在建设周期内提供的现货和提货周期。第三，钢结构深化设计在施工图设计完成后，厂家在结束深化设计，将图纸交由建筑师加以审核，以满足设计师的设想目标为合格标准。设计师可以根据生产厂家的能力和擅长对设计作了部分调整。复杂的工程常常要对厂家考察，或者到厂家作实地的论证。建筑师认可厂家的加工图后，经建筑师签字便可以加工构件了。就某些产品，设计、业主和监理三方要认定和封样。第四，钢结构的施工与安装钢结构构件运输到现场，在地面组装，吊装，在空中就位组装，焊接或者螺栓、测量、校正、进行防腐、防火处理然后浇注楼板，进行内外围护结构的安装。最后作连接件和装饰构件的安装，也要精确、细致。
3.结语
钢建筑结构的特性与其他材料不同，目前，钢建筑结构还没有向混凝土建筑结构一样，被广泛的应用到我国建筑行业当中。钢建筑结构对建筑师和社会都提出与以往不同的要求，金属和钢材在建筑领域的应用，要求建筑师对建筑有更加深刻的理解和新的认识。同时，金属和钢材在建筑中的应用对建筑产业产生促进性的作用，甚至对重新塑造现行的设计和施工队伍具有深远意义。
【参考文献】
［１］林敬雄.钢结构在建筑领域中的应用.科技创新与应用.2012（4）（下）：213.
［２］陈汉永.试论钢结构施工技术在工程中的应用[J].广东科技.2010 (02).：94-95.
［３］田保成,王力野.钢结构在土木工程中的应用分析[J].华章.2009，(14).：162.