吕冉冉
莘县安居住宅发展中心 山东省聊城市 252400
摘要：伴随着我国经济社会的不断发展，装配式钢框架结构以其效率、质量、环保的特点逐步被广泛应用于高层建筑中，并在我国建筑行业扮演着愈加重要的角色。这一背景下本文对高层装配式斜支撑钢框架结构设计进行了系统研究，针对其有关概念提出了设计过程的一般路径，以期更好助力我国相关领域的发展。
关键词：高层装配式；斜支撑钢框架；结构设计
引言：高层装配式斜支撑钢框架结构目前在美英法等发达国家被普遍应用，在我国这一技术的普及整体处于起步阶段。随着我国建筑行业愈加提倡建筑结构的效率化和绿色化，高层装配式斜支撑框架结构便成了建筑应用的不二选择。这一设计的普遍应用使得建筑整体结构更加科学合理，并以其适应性和灵活性在建筑体系的诸多环节表现出了极大的应用价值。
一、装配式斜支撑钢框架结构基本组成
当前我国高层装配式斜支撑钢框架结构有着较为广泛的应用场景，涉及领域较多，应用结构较为复杂。但从结构的具体内容上进行延展，能够发现该项设计涉及的主体内容是主板结构及斜支撑这两大部分。主板结构是指集成水、电、暖、通风等系统的主板桁架与压型钢板板混凝土板层组合而得的结构部件，斜支撑则是指连接钢桁架与立柱的斜杆。常规情况下，高强螺栓一般用来开展两大部分间的主体连接工作。这一方面提升了两大结构间的牢固可靠性，一方面有效避免了两模块间出现相应问题。两模块间的剩余连接往往采用焊接方式进行，从而有效提升整体应用效果，减少结构失稳等情况的发生。依据情况的不同，斜支撑模块和主板模块间的组合表现为不同形式，三支撑、双支撑、单支撑等不同类型被普遍应用于各类实际场景中，需设计人员依托实际环境，优化设计方案，将设计方式发挥最大效果，从而加强结构稳定性，避免有关问题的发生。
二、应用装配式斜支撑钢框架结构建筑的有关特点
应用装配式斜支撑钢框架结构的建筑具有技术性、成本性、环保性三大特点。技术性是指依托于“工厂化”作为建筑核心，从而完成了从内部装修到机电、外墙、结构的整体工厂预制率，预制率可达百分之九十以上，对传统建筑模式实现了有效颠覆。工厂化生产的主板在生产完成后可首先在工厂完成有关部件的安装施工工作，并进一步在施工现场展开后续的整体安装。其施工速度较为迅速，基本可达到一天三层的有效速度。运输、吊装过程中，主板与楼层内装材料得以统一运输、吊装、配置，在楼层主板整体完成吊装工作后即可开展内装工作。并在主板搭建好之后，以其完整的结构特点，实现楼板内水电的有效畅通。其次，成本减少是装配式斜支撑钢框架结构设计的核心要点，藉由工厂化技术，相比于传统技术，建筑过程中装配式结构的生产、物流、安装效率能以六至十倍的比率提升。材料浪费率得到极大降低，总成本较之于传统建筑能够降低百分之二十至百分之四十，而集装箱运输模式的采用也使得运输成本进一步降低，成本的降低和生产施工流程的简化也使得该项技术具有更高的环保优越性。
三、高层装配式斜支撑钢框架结构设计实践
装配式斜支撑钢框架结构以其设计过程中鲜明的层次性实现了设计过程的有效简化，总体而言，钢框架结构的设计实践应由三个阶段依次开展。
（一）模型整体设计
于高层装配式钢框架结构而言，设计过程中需首先完成对结构模型的精确计算。以对模型的合理计算提升设计整体的应用效果，从而提升设计可靠性及结构稳定性，这需要依托建筑开展的实地情况，结合建筑的具体应用属性，设计模型进行全方位、多层次的整体计算。
例如应用有限元软件ETABS，从实际情况出发，对设计要求的相应节点进行动态拟合，以提升模型计算的便捷性及有效性。并进一步以线性方程分析、反应谱分析、静力分析为依托，展开对结构节点的有效捕捉、设计，并根据分析结果，采取适当的结构模型来完成后续搭建工作，并对建筑施工中可能遇到的相应情况，予以必要的结构设计辅助。对虚拟模型而言，需利用DECK模型对楼板结构实现有效替代，以实现模型结构的不断优化。这一过程应以梁单元建模的形式对相应柱结构及桁架结构进行主体模拟，以此进一步延伸相应承载轴力及端部弯矩的模拟运算，使得计算可靠性能够提升。拟合过程中需注重对支撑柱、桁架等结构长度系数的计算，从而提升整体模型设计水平。
（二）抗震性设计
钢架结构的抗震性设计是设计体系的核心要素之一，钢框架结构设计中应在整体设计完成后对基础抗震设计予以必要补全。目的在于增强钢框架结构在震动中的整体稳定性，从而减少发生系统坍塌危险的可能。故而抗震设计综合从整体设计的各核心节点、当地地质情况要素，以实现结构抗震性能指标的有效性。
抗震结构的具体设计中，应分三步展开工作。首先确认建筑的抗震设防烈度，抗震设防类别，及建筑区域的常规地震级别。并对整体钢框架结构进行受力评估，对主受力部位的受力特点、受力强度开展多层次分析。从而确认承载力水平及传力路径，以使得高层装配式斜支撑钢框架结构能够实际应用，不在震动过程中发生局部坍塌和变形。并进一步对构件应力比、自震模型、层间位移角展开评估和设计校正，以实现预期抗震效果的切实达成。钢结构房屋抗震性能的优劣首先决定于结构选型，故而工程实际设计过程中，应综观多方面因素实现方案优化。以适宜的斜支撑实现钢柱计算长度的缩减，使得钢柱稳定性及刚度得到增强。同时以桁架式钢梁实现钢梁重量的减轻，从而增强钢结构抗震性能。设计过程应明确把握建筑抗震等级，首先做好抗震目标的设定工作，其次围绕这一目标展开体系设计，从而有效达成高层装配斜支撑钢框架结构优异抗震性的落实工作。
(三)节点设计
为使得框架结构设计更趋合理，有必要在上述步骤完成后强化节点设计，以确保结构各连接点的稳固。这要求首先确保节点连接方式的合理，依照节点类型选择相选择相匹配的连接方式，其次对桁架梁柱节点进行有效控制，在实验方法上以全方位、多层次的方式进行多次实验，以确保桁架梁柱节点的稳固连接。
在具体实践过程中需从梁柱连接节点、斜支撑连接节点、柱脚节点、柱法兰连接节点等主要方面展开设计工作，在设计梁柱连接节点时应注重其半刚性连接属性，以等强连接方式进行连接，藉由实验确定其连接刚度。而柱法兰连接节点的设计过程中应应用刚性连接方式，法兰及钢柱间以双面坡口焊接进行连接，连接过程中焊缝质量应在二级或以上。斜支撑节点以刚性方式进行连接，而柱脚则应运用埋入或外包式柱脚展开工作。
结语：我国经济已经进入新的发展阶段，建筑领域高层装配式高层装配式斜支撑钢框架结构因其环保性、技术性、成本性的优点必将得到越来越广泛的应用。故而展开结构设计工作的研究和优化具有重要的意义，设计过程中应从整体设计、抗震性设计、关键节点设计这三方面工作渐次展开，将建筑地点的地质状况充分衡量在内，以有效提升结构整体性能，更好应用于实际。
参考文献：
[1]王振辉.高层装配式斜支撑钢框架结构设计探讨.2016
[2]赵凯.装配式斜支撑节点钢框架结构施工模拟竖向变形影响研究.2015
[3]毛家喜.装配式斜支撑节点钢框架抗连续倒塌能力评价.2015