建筑钢结构设计中稳定性的设计方法探讨

建筑钢结构设计中稳定性的设计方法探讨

何斌斌

中海福陆重工有限公司 广东珠海 519000

摘要：在建筑工程技术漫长的发展历程中，钢结构占据重要地位，目前，作为一种主流的建筑结构形式，被广泛应用于各类建筑设计中，尤其是在厂房、桥梁、机场、剧院、超高层等大型建筑结构中。在上世纪，由于钢材冶炼技术并不发达，建筑用钢材含碳量较高，其韧性和耐腐蚀性等缺点使得钢结构在建筑设计领域并不受重视，一度被边缘化，几乎淘汰。近年来，随着金属冶炼科技的不断进步，高强度、高韧性、耐腐蚀的建筑用钢材被广泛生产，钢结构又重新被越来越多地应用到建筑工程项目中，并受到建筑设计师的青睐，在减轻建筑物总体结构重量，提高建筑物整体安全性方面起到了积极作用。随着建筑技术的不断发展，钢结构的使用也越来越广泛，各种复杂的使用条件对其稳定性提出了严峻的考验，本文将详细分析钢结构稳定性的设计在建筑工程项目使用的要点和原则，并总结相关经验教训。

关键词：建筑钢结构设计；稳定性；设计方法；探讨

1钢结构简介

1.1钢结构的概念

目前，钢结构作为建筑工程中主要的建筑结构类型，它具备刚性强、强度硬、不易变形的优点，因此被应用在大型建筑和承载力要求较高的工程中，这种钢结构与工程力学的假设要求更加贴近，它在实际使用中不仅韧性较好，而且具备承受较大载荷的能力。而如果在建筑工程中，想要使得建设工期和建设质量得到提高，那么钢结构的质量就非常关键，因此，必须在钢结构的生产中，确保生产设备具备较高的精密性和密闭性，这样才能确保钢结构的强度和质量满足建筑要求。

1.2钢结构稳定性设计的特点

（1）钢结构的设计具备多样性的特点。钢结构是否稳定，主要取决于钢结构的设计，这重点指的是钢结构中的受力点。因此，在设计钢结构受力点时，必须重视钢结构受力点的设计问题，从而确保钢结构的稳定性。此外，由于在实际使用钢结构时，钢结构的变形问题会由未受压部分转为受压部分，从而严重影响钢结构的整体稳定性；（2）钢结构的设计具备相关性特点，在设计建筑钢结构时，不同的结构部分会相互吻合，如果某一个部分出现设计不当的问题，将会直接影响其他部分的稳定性，导致钢结构的整体稳定性下降；（3）钢结构的设计具备完整性特点，钢结构由不同部分构成，不管钢结构中哪个部分出现变形或者其他问题，都会直接影响其他构成部分的稳定性。

1.3建筑结构中钢结构设计的重要性

目前，建筑工程中使用的钢结构，都是将钢板经过科学合理的加工工艺制作而成，一般钢结构主要分为轻钢和重钢两种，其中轻钢具备占地面小、自重轻的特点，多被用于跨度较小的建筑工程中。而重钢则刚好相反，它的自重较大、且优势较多，比普通常钢筋混凝土结构的建筑承重性要好，因此，在大型建筑工程中使用的较为广泛。在建筑结构的设计中，钢结构的设计尤为关键，它不仅关系着整个建筑工程的质量，而且直接关系着建筑行业未来的发展。由于钢结构设计的质量和稳定性是与钢结构制造企业有着直接关系，因此，不断优化钢结构的设计尤为重要。站在建筑结构设计的角度来看，在进行设计钢结构的过程中，要求设计师具备较强的空间想象力和设计水平，它的设计难度要远大于混凝土结构的设计，要求设计师必须具有丰富的设计经验，在设计中严格按照国家相关规定，并结合建设工程的实际情况进行设计，从而确保钢结构的设计质量满足实际需求。

1.4钢结构的优势

1.4.1功能优越

由于钢结构的设计、布局、尺寸会影响建筑物的外观，因此，在设计建筑钢结构时，有必要掌握并了解钢结构的性能，只有这样，才能将钢结构的设计与建筑结构设计融为一体，从而使建筑工程的视觉效果和实用性能更胜一筹。

1.4.2生态环保

为了延长建筑物的使用寿命，促进建筑行业的可持续发展，唯一的办法就是通过采用环保节能的设计方法，来确保建筑物的寿命和质量。目前，钢结构在很久之前就被使用在我国的建筑领域中，这是因为不管是在能源或是资源领域，钢结构都具备重复使用、高能效、高强度的环保优点，并且钢结构的废料都具有很高的使用价值，因此，可以看出钢结构具备较高的的环保性。

1.4.3比钢筋混凝土结构的优势更多

钢结构与钢筋混凝土比较有以下优势特点：（1）钢结构可以通过工厂加工完成，大大地缩减人工作业成本，减少生产时间。（2）钢材的自重一般较轻，钢结构所产生的负荷相对较小，能够降低地基的施工成本。（3）钢结构的稳定性、抗震性以及强度较高，在使用过程中不会出现断面问题，可以使得建筑物的质量得到保障，从而进一步提高企业的经济效益以及其企业在社会上的影响力。

2钢结构稳定性设计的关键要点

2.1受力设计

钢结构的一个最重要的指标就是其受力水平，在进行设计时，钢结构的承重负载能力为首先考虑的问题。钢结构通常情况下采用T字形或者是L字形设计，这是从结构的稳定性考虑，采用这两种形状可以比较好地将建筑的整体重量进行分散，达到平衡支撑的目的。在建筑工程实践中，钢结构是建筑物外围的一种常用结构，对建筑物起到受力支撑作用。在建筑物整体设计中，钢结构的使用尽量遵循对称原则，其目的是让每个钢结构均匀地承受整个建筑物的作用力，防止其中个别的钢结构所承受的压力过大或过小。除此之外，对钢结构不同部位的受力及稳定性的要求也不同。例如，对于钢结构中不动支座的要求是防止位移，因此对于这部分的支撑能力要求较高，但是对于钢梁架，除了要起到纵向支撑作用，还需兼顾考虑在水平位置上防止其发生扭转。钢结构不同部位的受力特点要在设计中体现出来，避免因前期设计考虑不足而产生失稳的状况。最后，钢结构的具体施工操作也非常重要，现场施工作业人员必须遵照设计图纸严格执行，尽量减少施工误差，加强部门间相互配合，严格依据标准进行施工，加强细节管理。

2.2防腐设计

建筑物在不同的环境下使用会经历不同的自然条件侵蚀，在诸如潮湿、盐雾等特殊的使用环境下，由于金属固有的特性，容易被腐蚀，影响其稳定性。通常情况下，金属材料容易受到电化学腐蚀和化学腐蚀两种不良影响。现代材料科学针对建筑用金属的使用环境，已经开发出了针对不同环境条件的防腐蚀涂料。在相较潮湿的环境中，在钢结构表面需要涂抹抗腐蚀的涂料，这样可以隔绝水和空气这两个大产生金属腐蚀的因素，防止钢结构受到腐蚀。对于在高盐度环境下使用的钢结构，容易与海水中的钠离子产生电化学腐蚀，根据电化学反应原理，将金属材料转化为生成物的一方，借此方法可以较好地解决钢结构腐蚀问题，从而保障钢结构本身的强度，实现结构的稳定性。

2.3稳定性相关设计

在钢结构设计施工的过程中，除了要完成稳定性计算，还需对对整个钢结构检测工作进行加强，严格的检测是保证钢结构材料合格并达到设计要求的关键必要环节。临界压力计算方法是预测钢结构在实际使用过程中承受压力值的常用方法，经常用于钢结构检测。当钢结构承受压力的测量结果超过临界值时，证明其稳定性已经遭到破坏，那么就需要及时地优化钢结构受力设计，从而避免失稳状况出现。重视钢结构内部各个零件的受力分析，优化零部件受力细节，避免出现受力不均匀的问题，影响整体的结构安全。

3结语

综上所述，钢结构的稳定性对于建筑整体的安全和使用寿命具有决定性的影响，工程设计人员在进行钢结构设计的过程中需进行精密的计算，综合考虑零部件之间的受力关系，做好钢材防腐处理，最大限度地避免钢结构的短板，发挥钢结构的优势，从而推动建筑设计的不断进步。

参考文献

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