型钢混凝土结构中钢结构深化设计浅析

近年来，我国的建筑行业稳步发展，建筑的结构形式和技术水平也发生了巨大的变化，尤其是大量高层建筑的涌现，对于混凝土结构的要求也越来越高。型钢混凝土结构的出现,不但满足了对建筑本身强度和稳定性的需要，也满足了建筑工程对施工工艺和施工水平的需要。钢结构的深化设计是型钢混凝土结构在施工之前不可缺少的工作之一，也是工程设计得到实现的有效途径。本文将对型钢混凝土结构的深化设计工作进行深入研究。

1型钢混凝土结构的概念及特点

1.1型钢混凝土结构的概念及特点

型钢混凝土结构主要是指在混凝土中配置型钢，从而形成一种建筑结构体系。型钢混凝土结构也可称为劲性钢筋混凝土结构或者包钢混凝土结构。型钢具混凝土具有较好的强度、刚度和抗震性能好等优点，因此在现代高层建筑中得到了普遍的应用。型钢混凝土主要具有以下特点：

1.1.1承载能力高：型钢混凝土的含钢量较高，其结构比外形相同的钢筋混凝土结构承载能力要高出个倍多，所以要相同的何载状况下，使用型钢混凝土能够有效减小构件的截面尺寸，从而增加建筑的使用面积和降低建筑的层高，大大的提高了建筑经济效益。

1.1.2施工方便：型钢在混凝土浇筑之前已经形成了钢结构，在承载力提高的同时，也有利于减少模板的支撑，甚至不需要设置支撑，可直接将模板悬挂在型钢上，所以型钢混凝土可以有效减少模板支撑的成本，也能够使施工速度得到提高。因为型钢混凝土不需要临时立柱，也有利于设备的安装。

1.1.3耐火性和抗腐蚀性较强：型钢混凝土较普遍的钢结构有着较强的耐火性和抗腐蚀性，而且它外包的混凝土与型钢结构一起受力，也可节省大量的钢材。

1.1.4延性较强：型钢混凝土尤其是实腹式的型钢混凝土结构，比普遍钢筋混凝土结构的延性好，所以也具有较好的抗震性，非常适合应用于高层建筑和地震频繁地区。

1.2型钢混凝土结构的发展及应用

对型钢混凝土研究较早的国家是日本，目前日本型钢混凝土的相关试验在国际上也比较领先。日本型钢混凝土结构最初是以钢骨为主，钢筋为辅的结构形式，二十世纪七十年代以后，逐渐采用了以实腹式为主要的结构形式。通过多年的研究和试验，型钢混凝土结构基本上已经形成了较为完整的设计理念和设计方法。在欧美国家，型钢混凝土的最初是为了满足其耐火性，而在钢结构之外包裹混凝土，称为混凝土包钢结构。二战结束之后，前苏联曾经大量采用了型钢混凝土结构，五十年代对空腹式钢骨混凝土构件进行了大量的研究，从1978开始才进行以实腹式型钢混凝土结构为主的试验。我国的型钢混凝土结构研究较晚，具体的开始研究是在上世纪八十年代中后期，之后进行了大量的包括梁、柱以及节点的研究试验，也进行了大量的力学分析从而制定出了相应的规程。

型钢混凝土结构在我国最初应用于工业厂房上，随着型钢混凝土技术的不断成熟，上世纪八十年代后，逐渐的开始应用于高层或者超高层建筑当中。较为典型的是香港中国银行大厦，其结构的总高为315m，整夜大厦采用五根型钢混凝土柱组成。上海金贸大厦则是由核心筒加圈复合巨型术的H型钢、钢筋和高强混凝土组成。其巨型术中的H型钢具有抵抗竖向何载和水平荷载的作用。随着型钢混凝土的不断发展，其应用的范围也在逐步扩大，比如在桥梁工程上的应用。在桥梁工程中型钢混凝土也逐渐从局部构件的应用，发展到了桥梁整体结构中的应用。

2型钢混凝土结构中钢结构的深化设计

钢结构的深化设计也称为加工详图，是钢结构加工前不缺少的工作，它是通过对设计文件的细化、补充以及量化，来绘制成构件、部件和零件等不同需要的图纸，从而进行工厂制作和现场安装。钢结构的深化设计主要以钢结构的设计图为依据，由钢结构加工单位进行深化编制和完成，并作为钢结构加工和安装的依据。这两种设计方法分工较为合理，有利于保证工程的施工质量，也便于施工。

2.1设计要点：

2.1.1深化设计内容：钢结构的深化设计内容主要包括图纸的目录说明;深化设计的总说明;结构构件安装布置总图;通过节点焊接工艺图;构件图、部件图、零件图;构件或者零件清单等。

2.1.2准备工作：进行深化设计并需要进行设计评估，包括进度评估和能力评估。另外还要进行钢结构图纸的会审，以便全面了解设计内容，使各相关人员和部门的工作能够协调统一。同时找出设计中存在的问题，在会审中进行解决以免影响后期深化设计。

2.1.3工作要求:进行深化设计的工作人员，应该本着认真而负责的态度做好加工详图;读懂设计文件的每项内容和要求是深化设计人员的基本工作，如发现任何设计问题应该及时进行调整协商;钢结构深化设计的总说明，主要包括设计依据、制作安装说明、构件材质要求、表面处理要求以及其它各细节要求的说明;工厂生产的各分段构件在现场拼装时的所有数据都必须在总装图中进行说明;构件图应该包括现场拼装的信息和各阶段的验收记录，以及特殊焊点的焊接要求等;构件安装的布置图主要包括梁、柱等主要构件的分布情况，同时构件的编号必须与图纸标注的构件编号一致;材料表上要标注完整的构件或者零件的编号、材质、数量和重量等参数。

2.2节点设计原则：

钢结构的节点设计原则是节点连接的承载力要高于构件截面的承载力;进行安装单元划分时，工地的接头应该考虑到人工焊接时的位置适合度和舒适度，以方便安装为原则。柱要设计在主梁上端的1～1.3米位置，梁的设计每跨一个单元，结合现场的塔吊情况进行分段，但其接头位置应该设在跨的1/3～1/4处。进行悬臂梁段的安装单元时，悬臂梁的长度可以根据梁的跨度和荷载进行设定，框筒结构在采用带悬臂梁段的柱安装时，梁的接头可以设在跨中位置;构件焊接时等强连接的对接接头，其拼料的长度要大于300mm，纵横方向的对接焊缝要错开大于200mm;梁、柱的焊接组合可采用全焊透或者部分焊透的对接与角接组合焊缝形式，角焊缝可采用加强全熔透焊缝或者部分熔透焊缝的对接焊缝;梁、柱的对接应该采用等强全熔透焊缝的形式;安装单元的节点连接包括染与柱的连接、柱与柱的连接以及梁与梁的连接。

2.3深化设计质量控制措施

进行深化设计时，要从内部与外部的质量来控制。内部质量控制的重点是减少设计过程和深化文件的出错频率。反复的校对和审核是较为有效的方法，也可应用较为实用的深化设计软件。另外，深化设计人员的专业素质也是控制内部质量的重要因素，所以全面提升深化设计人员的专业素质是保证深化设计质量的关键;对于外部质量的控制措施，主要是对设计文件的严格检查尽量减少和避免因设计错误导致的深化错误，从而造成加工困难、安装不便等问题。

3结论

型钢混凝土结构中钢结构的深化设计，有着较强的提升空间和发展前景。钢结构的深化设计需要大量的高素质、高水平专业人才，所以，我们应该在培养深化设计人才方面，提高重视度，以保证建筑行业的稳步前进。

参考文献:

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[2]王文英.浅述钢结构深化设计[J]山西建筑.2011年9月第37卷第26期.60～61.

[3]姜琳.做详略深化设计的几点经验[J].科学之友.2011年1月.32～33.