構(gòu)在高層建筑應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)顯著且面臨挑戰(zhàn)，其重量輕，可減輕建筑自重負(fù)荷，降低對(duì)地基要求；強(qiáng)度高，能承受更大荷載，使設(shè)計(jì)更具彈性靈活性；施工速度快，能有效縮短項(xiàng)目周期，提高效率，但也存在結(jié)構(gòu)剛度問(wèn)題，受大風(fēng)和地震等外力影響大，需優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增強(qiáng)抗風(fēng)抗震能力；還有防腐蝕問(wèn)題，因處于復(fù)雜環(huán)境易受大氣中氧氣、水蒸氣等腐蝕，需采取合理措施延長(zhǎng)使用壽命，超高層建筑采用材料多樣，其中混合結(jié)構(gòu)為主，純鋼結(jié)構(gòu)也有一定占比。

一、我國(guó)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)使用現(xiàn)狀

我國(guó)主要城市建筑鋼材總庫(kù)存量一直保持在較高水平，從宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)角度看，意味著存在巨大建筑鋼材需求，且建筑鋼材多被用于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)，表明高層建筑鋼結(jié)構(gòu)使用相當(dāng)普遍，探究其應(yīng)用措施有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

二、鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要優(yōu)點(diǎn)

（一）施工方面

1. 施工方便、自重輕
   • 相較于鋼筋混凝土，鋼結(jié)構(gòu)自重更輕，強(qiáng)度卻相差無(wú)幾。大跨度建筑若采用鋼筋混凝土施工難度大、成本高且難以保證美觀性，而鋼結(jié)構(gòu)可先加工到位再運(yùn)至工地組裝，能避免施工誤差，保證建筑質(zhì)量和美觀性，如中央電視臺(tái)辦公樓就是成功例子。
2. 施工受環(huán)境影響小
   • 傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑施工受季節(jié)、環(huán)境變化影響大，會(huì)影響混凝土凝結(jié)速度和質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)建筑組件在工廠生產(chǎn)，成品運(yùn)至工地組裝，基本不受季節(jié)、環(huán)境影響，且機(jī)械化程度高，人力難以完成的鋼結(jié)構(gòu)組裝和吊運(yùn)工作可由機(jī)械完成，能極大提高施工效率、縮短施工周期。

（二）建筑性能方面

1. 抗形變能力強(qiáng)
   • 鋼結(jié)構(gòu)建筑能承受一定程度形變且有恢復(fù)可能，在地震多發(fā)地帶和地基較軟地區(qū)應(yīng)用價(jià)值大，地震時(shí)抵抗性更好，能減少財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。而混凝土建筑能承受的形變量小，一旦超過(guò)限度易產(chǎn)生裂紋，抗形變能力喪失。
2. 造價(jià)較低
   • 鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)所需人力少，人力成本低；自重輕，運(yùn)輸和裝卸費(fèi)用相對(duì)較低；建材使用量也更低，符合建筑企業(yè)對(duì)利益的追求。

三、鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工要點(diǎn)和流程

（一）設(shè)計(jì)方面

相關(guān)工作人員在施工前要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)細(xì)節(jié)等進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，利用CAD繪制建筑物圖形，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)細(xì)節(jié)進(jìn)行負(fù)荷和受力情況分析，提高設(shè)計(jì)精確性，確保施工順利。

（二）構(gòu)件加工方面

鋼結(jié)構(gòu)組件在加工時(shí)要保證質(zhì)量，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制造，控制誤差在可接受范圍，不合格構(gòu)件不予驗(yàn)收，以保證鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量，消除隱患。

（三）構(gòu)件安裝方面

1. 安裝順序
   • 對(duì)需吊裝的鋼結(jié)構(gòu)組件編號(hào)，若先安裝整體框架結(jié)構(gòu)，按編號(hào)依次吊裝框架構(gòu)件直至完畢，再進(jìn)行樓板結(jié)構(gòu)吊裝，主梁、次梁、柱子的安裝同理。
2. 鋼柱安裝
   • 為保證鋼柱安裝垂直度達(dá)到要求，先在預(yù)埋螺栓上安裝螺母，再用水平儀調(diào)整水平后開(kāi)始安裝鋼柱。

四、鋼結(jié)構(gòu)中的體系在高層建筑中的應(yīng)用

（一）筒體結(jié)構(gòu)體系

1. 剛性帶式桁架聯(lián)系框架結(jié)構(gòu)
   • 可在建筑物中間和頂部設(shè)置剛性帶式桁架聯(lián)系外柱和內(nèi)部帶式桁架，如1974年在米望基建造的威斯康森銀行大樓。當(dāng)所有構(gòu)件互相聯(lián)系，建筑像空心筒體或剛性盒子時(shí)，抵抗風(fēng)荷載的強(qiáng)度和剛度效率最大，如芝加哥43層鋼筋混凝土的德威特紅棕色公寓大樓就采用了這種結(jié)構(gòu)體系，紐約100層的雙筒結(jié)構(gòu)世界貿(mào)易中心大廈也采用了類(lèi)似結(jié)構(gòu)體系。
2. 斜撐桁架筒體結(jié)構(gòu)
   • 外柱可獨(dú)立間隔布置或通過(guò)斜撐構(gòu)件聯(lián)系成筒體結(jié)構(gòu)，如芝加哥的JohnHancock中心大廈采用了這種結(jié)構(gòu)體系，其耗用鋼材量與傳統(tǒng)四十層高樓相當(dāng)。隨著高層建筑要求增大，筒體結(jié)構(gòu)和斜撐桁架筒體可設(shè)計(jì)成捆束狀，如芝加哥110層的SearsRoebuck總部大樓有9個(gè)筒體，從基礎(chǔ)開(kāi)始分成三個(gè)部分，不同筒體終端在不同高度建筑體中，體現(xiàn)了這種結(jié)構(gòu)建筑風(fēng)格自由化潛能，這種結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)抵抗側(cè)力（風(fēng)荷載、地震荷載）和抗側(cè)移能力。
3. 薄殼筒體結(jié)構(gòu)
   • 利用高層建筑正面（墻體和板）與筒體共同作用，為抵抗側(cè)向荷載提供有效途徑，可獲得無(wú)柱、成本低、使用面積與建筑面積之比大的室內(nèi)空間?？蚣芡矘?gòu)件無(wú)需過(guò)大質(zhì)量，結(jié)構(gòu)輕巧經(jīng)濟(jì)，如匹茲堡洲的OneMellon銀行中心運(yùn)用了這種結(jié)構(gòu)體系，典型柱和窗下墻托梁為軋制型材，減少了組合構(gòu)件使用和耗費(fèi)，托梁周?chē)穸瓤蛇m當(dāng)減小。

（二）鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)聯(lián)合體系

外部混凝土框架筒包圍內(nèi)部鋼框架，結(jié)合了鋼筋混凝土體系與鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)，如新奧爾良52層的獨(dú)殼廣場(chǎng)大廈運(yùn)用了這種體系。

五、鋼結(jié)構(gòu)焊接在高層建筑中的應(yīng)用

1. 焊接技術(shù)分類(lèi)與材料選擇
   • 鋼結(jié)構(gòu)焊接方法根據(jù)焊接過(guò)程中金屬所處狀態(tài)可分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類(lèi)。在高層建筑中，常用的焊接工藝有手工電弧焊、氣體保護(hù)焊、自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊等。針對(duì)高層建筑特殊性，要選擇高強(qiáng)度、低合金化的焊接材料以滿足鋼結(jié)構(gòu)連接的強(qiáng)度和耐久性要求。
2. 在高層建筑中的重要性
   • 鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)連接的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接關(guān)系到高層建筑的安全性和穩(wěn)定性。隨著超高層建筑（高度超過(guò)400米）增多和綠色建筑理念融入以及智能化施工技術(shù)發(fā)展，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)提出了更高要求。

鋼結(jié)構(gòu)建筑的環(huán)保特性

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能

鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)比較

鋼結(jié)構(gòu)建筑的成本效益分析