摘要：现如今，高层钢结构应用已经非常广泛。本文首先对国内高层钢结构的发展进程进行了简要概括，而后从高层钢结构的结构设计特点和建筑工程特点、焊接施工技术、测量施工技术、仿真分析施工技术、抗震技术进行分析，最后对其发展前景进行了简单介绍。
关键词：高层钢结构，焊接，施工技术，抗震，绿色建筑
1发展背景
中国是世界第一人口大国，虽然拥有辽阔的疆域，但可供建设的土地面积正在逐步减少。因而高层超高层结构应运而生。其中钢结构是目前高层超高层建筑结构的常见形式，利用钢结构作为支撑，发挥其轻质高强的优势，扩大建筑的空间，大大促进城市的发展。
进入新世纪至今，高层钢结构建筑在我国已经屡见不鲜：钢结构框架-混凝土核心筒结构体系的深圳京基金融中心，巨型框架-钢筋混凝土核心筒-外伸臂支撑结构形式的深圳平安金融中心等。它们利用各种新技术和新方法，结合新的结构形式，突破一个又一个难题，展示着中国的新名片。
2高层钢结构特点
2.1结构设计特点
2.1.1受力与中低层或多层建筑不同
由于在高层建筑中，风荷载作用下的影响远远大于竖向荷载的影响，而且随着房屋层数的增加而急剧增加，抵抗水平力成为设计的主要任务。 再者水平荷载从多层到高层起作用由小到大，内力和位移发生质的变化。内力和变形以及材料的用量都呈非线性增长。
2.1.2结构侧移可能成为设计关键因素
高度增加，水平荷载下结构侧向变形加大，结构顶点侧移△与结构总高度H的四次方成正比。因而结构不单有强度的要求，还需足够抗推刚度，否则可能会由于侧移产生偏心距，过大时甚至导致房屋倒塌，亦有可能使建筑内部的装饰遭到破坏，引发居住人员不满或担忧恐慌等。
2.2建筑工程特点
2.2.1轻质高强
钢结构自重较轻。对于C30混凝土和Q235的钢来说，前者的轻质高强系数远远大于后者，表明前者在轻质高强性能上远小于后者。结构自重的降低，使结构的自振周期降低，减小地震作用力，进而降低了结构的内部设计强度。与混凝土结构相比，钢结构柱的横截面积较小，并且建筑物的有效使用面积增加。
2.2.2耐火耐腐蚀性差
钢材的导热系数大，当温度达600℃时，其强度刚度基本全部失去。高温易使钢材退火，降低碳的含量，使其强度、硬度下降，耐蚀性较弱的原因是铁是一种相对活泼的金属，易与空气中的氧气反应形成铁锈，降低钢结构建筑的使用寿命和安全。
3高层钢结构设计施工技术
3.1焊接施工技术
3.1.1焊接施工安全
高层建筑物质量问题的主要因素之一，就是焊接技术不过关。在外力的作用下，当钢材衔接的位置不紧密时，很容易出现开裂现象，导致结构出现安全隐患。且超高层建筑大多数的工作过程中都需要在高空下完成，超高层建筑的焊接工人的培养需要在实践中进行培养，同时还受到天气的影响，工人自身的安全也受到极大威胁。因此，不仅要重视钢结构焊接技术，有效提高钢材整体构造的安全性和质量，根据施工地点的实际情况以及钢材的性质选择合适的焊接工艺以及焊接材料，还要加强高层焊接技术工人的安全防护措施，确保施工的安全性。
3.1.2焊接节点设计
焊接接头的整体设计必须满足传力可靠，结构简单方便，抗震性好的要求。不同的连接方式优缺点不同，可从梁与柱的连接、柱与柱的连接、梁与梁的连接三个方面进行分析。
梁与柱之间的连接可进一步细分为全焊连接、栓焊混合连接、全栓连接。全焊连接的优点是作用力足够大，不会滑移。 良好的焊接结构和焊接质量可为该结构提供足够的抵抗力。 缺点是在关节部位经常会出现一些残余应力。 栓焊混合连接易于操作。 这意味着该应用是相对常见的，具体操作为先用螺栓安装定位,然后翼缘施焊。全栓连接均由高强度螺栓制成，易于施工。
3.2典型构件施工技术
3.2.1巨型柱施工技术
高层建筑钢柱一般采用巨型柱，分为整体式和多腔型巨型柱。处理更加困难。首先，巨型柱大而重，整体结构复杂，拼装顺序技术含量高。其次，由于钢板的高强度、厚度通常难以控制焊接质量和焊接变形，并且在上部和下部之间存在许多共同的界面。钢板对口的相对侧和端口垂直度有很高的要求。在多腔柱的情况下，横截面较大，无法对整体构件建工制作并运送出厂，必须将其加工成段和块。而且，其存在大量焊缝的接头，其中大多数是全熔透焊缝，它们具有大面积的横截面接口，容易产生较大的焊接应力和变形。
基于上述困难，作为高层建筑强度的典型受力构件，通过适当的分隔，合理的装配过程控制和一般的预安装检查，可以保证结构件加工的质量。
还可以在确保组件质量控制的基础上，模拟计算机预组装技术，并有效解决时间，成本和安全性问题。
3.2.2伸臂桁架施工技术
伸臂桁架，也是高层建筑结构设计的一种常见形式，施工难度大，过程复杂。首先，伸臂桁架配合设置牛腿以保证与外部结构连接时，造成了与爬模系统的碰撞，使爬模系统向上爬升时产生困难；其次，伸臂桁架的上弦杆采用加厚加宽的翼缘钢板，与墙体内竖向钢筋及部分 箍筋产生交叉，钢筋绑扎复杂；桁架节点部位结构复杂，焊接难度大，构件重量大等。针对以上问题，可以采用BIM技术，进行虚拟测试，分析出与爬模、钢结构及钢筋施工过程中 产生的问题，提出具体的解决方案。
4高层钢结构发展展望
4.1绿色钢结构建筑
随着我国经济水平的提高以及物质生活水平的提高，人民对环境要求也愈来愈高，绿色钢结构建筑逐步成为未来建筑的发展趋势。且存在较多优点，比如能大大降低了施工人员的工作量，实现了施工效率和建筑质量的全面提升；此种钢材料要比传统材料稳定性更强，有助于提高建筑质量和建筑安全；且其自重低，施工成本相对低廉，提升经济效益。
但我国钢结构更适应用于现代化高层建筑、大型厂房或是公用建筑中，住宅建筑仍然以钢筋混凝土结构为主因而装配式钢结构将具备更广阔的应用空间。
4.2钢结构焊接技术
随着我国建筑钢结构工程施工数量的增多，对钢结构焊接技术的要求也越来越高，因此，有必要更新现有技术。首先，我们正在不断创新焊接和切割工艺以提升钢结构在这一方面的水平。其次在建筑钢结构自动焊接技术上加以创新。建筑钢结构施工中，国外发达国家开始使用自动焊接技术形式，其钢结构建筑施工技术更成熟，更加具有优势，我国可将自动焊接技术作为一个重要方向加以研究，在大重型、高精度的焊接结构方面，自动焊接技术得到了广泛的应用。焊接水平以及焊接安全条件将会随之提高。
5结语
高层钢结构在数量在我国已经逐年增多，种类多样，在功能、技术、经济等方面有明显优势。但也存在防火性差，不耐高温，易于锈蚀等缺点，今后，我们应致力于解决这些问题，使高层钢结构技术更好的发展，更好的服务于建筑与土木工程等领域。
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作者简介
王允通(1996-)，男，汉族，山东省济南市人，研究生在读，山东科技大学土木工程与建筑学院2019级建筑与土木工程专业，研究方向为桥梁方向
唐得(1995-)，男，汉族，山东省菏泽市人，研究生在读，山东科技大学土木工程与建筑学院2019级建筑与土木工程专业，研究方向为桥梁方向