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

陈阳阳

华蓝设计（集团）有限公司 广西南宁 530011

摘要：社会经济科技快速发展，各个行业依托现有的技术逐渐向现代化转变，现代化进程中建筑规模逐渐扩大，稳定性是设计中 需要重点考虑的内容之一，现实生活中因钢结构失稳造成的工程事故案例也较多，所带来的损失不可估量 。钢结构失稳破坏的原因通常是其结构设计不合理，存在结构设计缺陷所致，要从根本上杜绝此类事故的 发生，钢结构稳定性设计是关键。基于钢结构自身的特性和在使用中的优势，需要加大此方面的研究。本篇文章主要是针对稳定性设计进行详细论述，希望设计人员可以把握钢结构的优势，在具体项目中充分认识到稳定性的重要性，除此之外还提出几点提升设计稳定性的措施希望可以为实践提供借鉴。

关键词：建筑；钢结构设计；稳定性；设计方法；探讨

钢结构的稳定性的设计，在所有类型的钢结构，由于结构的不稳定所造成的人员伤亡时有发生，以便更好地确保钢部件的设计的稳定性，而不会失去稳定，确保工程质量和使用安全，它是必需的钢结构的设计的稳定性进行了详细讨论。

1.建筑钢结构的应用优势

建筑工程建设过程中，钢结构基于其自身的特征是与砖混合混凝土结构有同等优势的。由具体分析可知建筑工程的钢结构自身的重量是比较小的，所以在产生地震力效应时，由于其自身重量比较小导致效应会降低，除此之外，高结构自身还存在一定的延续性此时也会使得地震效应减弱。除此之外，建筑工程现代发展过程中逐渐在建筑物内部使用大跨度结构，而且很多建筑的结构是比较复杂的，这就使得自身重量比较小强度比较高的结构在实践探索中逐渐涌现，使用过程中结构的优势逐渐凸显，轻度和强度上独有的特征为开放式住宅建设提供了极大的便利条件。从地域方面分析其优势，钢结构在建筑工程中的优势尤为突出，比如在一些环境比较特殊的地区，西北地区比较寒冷冬天时间比较长，在建筑工程施工过程中由于环境问题会增加施工难度，利用钢结构不仅可以保证工程建设进度还可以有效提升工程质量，作用非常明显。

2.建筑工程中钢结构稳定性设计原则

2.1保证各个方面的稳定性。在钢结构的设计过程中，为了确保建筑的整体稳定性，必须用全局的眼光来考虑这个问题，设置一个整体的稳定性结构，然后保证钢结构中每一个布局的稳定性，因为部分与整体是相互依存的关系，所以保障构件的稳定性就是在为整体的稳定性打好基础。

2.2剪力调整问题。剪力调整问题是钢结构稳定性设计中重要的问题之一，因为伴随着国家经济水平的提高，建筑物的形式多种多样，斜柱或者是不对称的建筑形式出现的频率较高，这对建筑的稳定性提出了更高的要求。将构件竖向构件简化成柱子，斜构件简化成斜杠，这种简化方式对建筑的设计具有一定的促进作用，但是在剪力调整上，会造成一定的影响，因此将剪力问题的调整工作做到最好，可以实现钢结构设计的整体稳定性。

2.3强柱弱梁的设计。为了促进建筑钢结构的整体稳定性，可以采取强柱弱梁的设计理念。这样设计的原因就在于当钢结构面临着较大负荷的情况下，需要塑性铰出现在梁上而不是柱子上，这样可以有效的保证钢结构的整体稳定性，不会出现瞬间损坏的现象。另外要根据国家的相关标准和规范，保证强柱弱梁设计的准确性和科学性。

3.建筑钢结构设计中稳定性的设计方法

3.1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。钢结构一般采用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很好地分散建筑的整体重量，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，防止个别钢结构承受压力过大或过小。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，还需要考虑在水平位置防止其发生扭转。钢结构不同部位的受力特点要在设计中体现出来，避免因考虑不足而出现失稳状况。最后，钢结构的具体施工操作也非常重要，现场施工人员必须按照设计图来严格执行，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。

3.2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。[5]在较潮湿的环境中，在钢结构表面涂抹抗腐蚀涂料，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，将金属材料成为生成物的一方，通过这种方法可以很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。

3.3防火设计

钢结构的防火设计主要是通过耐火材料及防火涂料的合理选用来实现的。在钢结构防火设计中，首先要根据工程建设的防火等级及防火种类进行合理的规划布局，确定钢结构防火设计所需的材料及涂料类型，之后按照规范要求，开始耐火材料及防火涂料的选用。防火涂料的选择一般以厚度较厚、黏结强度以0.05MPa以上的材料为主，钢结构外包防火材料则以硬质的防火性板材为主。而防火涂料的选择，要按照防火指数要求合理选购及涂抹，从而优化各节点部位的防火性能，避免问题的产生。

3.4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，还需要加强对整个钢结构检测工作，严格的检测是确保钢结构材料合格并达到设计要求的关键环节。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，需要及时调整钢结构受力设计，避免出现失稳状况。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。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，设计人员在进行钢结构设计的过程中要进行精密计算，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

结语

由以上论述可知，建筑钢结构设计必须重视稳定性因素，设计人员需要对稳定性有深刻而明确地认识，以理论为指导科学设计，严格按照设计要求根据每一项目的不同点进行针对性设计，选择合适的方式尽可能的减少施工过程中出现稳定性不足问题，在实际项目设计过程中通过实践实现对相关理论的验证，为理论完善做贡献。

参考文献：

[1]徐赫屿,王大轶,李文博,等.面向稳定目标的深空探测器可重构性评价与自主重构设计[J].控制理论与应用,2019,,(10).

[2] 罗爱,王航龙,李克钢.先锋露天煤矿北帮边坡监测与预警[J].中国水运（下半月）,2020,(2).

[3]王义峰.关于建筑钢结构工程设计及其注意事项的探析[J].环球市场,2020,(2).