建筑工程项目中钢结构设计的稳定性分析

建筑工程项目中钢结构设计的稳定性分析

刘培锋

西安众源电力设计有限公司 西安市 710014

摘要：本文首先分析了建筑工程项目中钢结构设计稳定性原则，接着分析了建筑工程项目中钢结构设计的稳定性设计方法。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：建筑工程项目；钢结构设计；稳定性分析

引言：

由于当前的网络比较发达，在抖音、微博等平台我们经常能够看见各种建筑大楼因钢结构质量问题而最终烂尾。从长远来说，这不利于我国建筑行业的健康发展，因为一旦建筑物烂尾，就意味着工程建设失败了，不仅浪费了城市中本就有限的土地资源，更令建筑施工企业之前的辛苦都付之东流，就连企业形象也严重受损。对此，建筑工程师在设计钢结构时一定要注意稳定性设计原则和要点问题，不可忽视任何一个设计问题，唯有如此，才可确保施工人员能真正的参照设计图纸来完成施工任务，为业主和广大人民群众提供优秀的建筑物。

1建筑工程项目中钢结构设计稳定性原则

1.1结构稳定设计原则

由于钢结构的工艺较为复杂，建筑工程师要确保结构的稳定性，就要在设计施工图时，充分考虑结构本身及建造地点的外部情况，选取相对应的抗震系数，荷载情况等等。同时，在设计时也要考虑到后期现场环境施工可能会出现的各种情况，从水平层面上充分保障钢结构的稳定性，不然也容易对建筑物的使用埋下安全隐患，严重的话甚至会给各业主方造成生命威胁。

1.2剪力调整设计原则

现如今，伴随着高层建筑物层数的增多，建筑工程结构愈发的繁琐，尤其是现在多数业主对建筑物的形态有了更个性化的要求后，不对称设计开始在建筑领域广泛应用。这也让不对称建筑风格在国内掀起一阵建筑潮流，基于此背景下，斜柱在建筑工程中使用率越来越高。对比垂直构件来说，它的设计难度更大，想要确保建筑物的稳定，在设计时就要注意剪力问题。回顾我国诸多建筑工程师的建筑风格，有些建筑师为了让建筑物显得简单、大气，会把垂直构件整体设计为柱子，把斜柱设计成斜杆，此种设计手法虽说不破坏建筑物的稳定性，却会对剪力的调整产生影响。尤其是针对斜柱来讲，它会承载水平压力，就连垂直方向也有压力，若设计师遗漏了垂直方向的承载力，必然会出现剪力误差，从而降低建筑工程钢结构的稳定性。所以，设计师在规划时要重视剪力调整设计原则，以此来提高钢结构的整体稳定性。

1.3强柱弱梁设计原则

建筑工程师要提高钢结构的质量，就要坚持强柱弱梁设计原则，这是由于水平承载力太大亦或是荷载强，构件会局部进入塑性状态，塑性铰会出现在梁上。若不遵守该原则，其可能会率先出现在柱子上，这对结构不利。当钢结构承载过大的荷载时不会轻易变形，会在短时间内立即回复原有状态，对此，建筑工程师要重点分析和计算水平承载力，确保塑性铰出现在梁上，这样才可确保地震来临时建筑物不会轻易地坍塌，保障业主的安全。

2建筑工程项目中钢结构设计的稳定性设计方法

2.1材料选择

为了确保建筑物钢结构的稳定性，建筑企业工程师要提前了解业主的建筑要求，结合建筑部门发布的建筑材料标准选取合适材料。对于特殊位置，要特别注明钢材的强度等级，以便于采购部门严格按照要求选取合适的厂商合作，这样可从根源上去控制钢材料的质量。同时，还要安排相关专业负责人检测钢材，对于不符合建筑要求的材料，必须做退回处理，绝不允许任何一根劣质钢结构构件出现在建筑物中，最大限度的确保施工的质量，避免出现返工，影响企业信誉。

2.2结构选型

建筑物工程设计师在设计建筑物时必须重视钢结构的形态，这是由于建筑物外观是否美观和钢结构有着很大的关系，只有选择了合适的钢结构结构体系才可确保设计图纸能够顺利落实。同时，设计师还要考虑建筑物力学关系，从而确保钢结构选型的合理性，避免因结构选型的不合理而破坏整个钢结构的稳定性。

2.3构件设计

在钢结构建筑设计中，构件设计属于其中的核心部分，建筑工程师只有确保钢结构设计的合理性，选择高质量的材料，才可让建筑物的施工环节顺利落实，同时，在对建筑物主体框架设计时，为了避免建筑物检测不达标，就要选择高于国家建筑材料标准的钢材，以先进的技术去优化钢结构截面，从而让建筑物外形塑造更美观。

2.4涂装设计

钢结构的涂装设计对钢结构寿命以及性能有着较大的影响，建筑工程设计师在设计时要注意防腐、防火，更要避免火、酸性等物质侵蚀钢材料，缩短钢结构的使用寿命。一般来说，设计师可先涂抹防腐涂料再继续涂抹防火涂料，目的是防止化学反应破坏结构，为了提高涂抹的质量，施工人员在涂抹前，要清理干净钢材表面的灰尘和油污等杂质。

2.5节点设计

钢结构节点设计能够把工程建筑物的安全性和稳定性提高，工程设计师在施工人员过程中要增强对钢结构节点的监管，结合现场施工条件情况适当调整图纸，避免在施工过程中因环境因素而耽搁施工进度。另外，工程设计师在对钢结构节点设计时还要重视对节点的施工问题，调查现有施工技术，避免节点设计要求远超施工企业的水准。

2.6加固设计

一方面，对构件截面进行加固。在设计方案中，可将一个杆件受弯转变为多个受弯，使集中载荷分散开来，从而改变钢结构顶端的支撑力。此外，在支座与筒支的连接部位采用钢结构，并运用撑杆支撑结构，适当调整钢结构中连续结构的位置，使得预应力拉杆能够满足分布界面内力的条件。另一方面，对衔接处进行加固。在准确分析钢结构的受力情况、施工条件、施工要求等条件下，采用铆钉、焊接、螺栓等方式对钢结构的衔接处进行加固，也可采用混合连接，充分发挥高强度螺栓的功能与作用。以港珠澳大桥为例，钢结构的E29与E30之间采用楔形结构进行连接，大桥的底板、顶板、界面宽度、高度分别为9.6m、12m、37.95m、11.4m，并采用倒直角梯形对称结构，其钢混结构为“三明治”形式，为提升建筑钢结构的稳定性提供了全新的施工思路。

2.7动力设计法

动力设计法指的是，对建筑钢结构的动态稳定性进行分析与设计。在实际运用过程中，首先，钢结构应力能够反映出振动加速与结构变形，从而反映出钢结构中出现的轻微震动程度。其次，运用动力设计法能够平衡结构形变方向与加速度之间的关系，此时静态载荷数值会发生变化，直至结构逐渐向静态转变，从而维持在一定的稳定水平。再次，当钢结构形变方向与加速度之间是统一的，就表明此时的结构满足最大负载条件，运用动力设计法会促使干扰消除，使得钢结构处于相对不稳定的状态。最后，静态与动态的界限可根据结构载荷来判定，且临界载荷属于不稳定的负荷，可按照振荡频率为零的条件对钢结构稳定性进行分析。

结束语：

稳定性设计是当前建筑钢结构设计中的典型问题，也是影响建筑项目质量的关键因素。在对钢结构进行稳定性设计的过程中，需要严格按照国家规范标准，结合建筑钢结构的实际设计情况，再联系相应的施工条件与基本功能，灵活运用稳定性的设计方法，从而提升建筑行业的施工水平，以保证人民的生命财产安全。

参考文献：

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[2]建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点探究[J].王益民.建材与装饰.2019(35)

[3]探索建筑工程钢结构的稳定性设计策略[J].安喜红.中小企业管理与科技(上旬刊).2018(05)

[4]建筑钢结构设计中稳定性的设计方法探讨[J].王晓亮，张俊生.绿色环保建材，2020（3）

[5]建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点探究[J].王益民.建材与装饰，2019（35）