钢结构设计中稳定性研究

钢结构设计中稳定性研究

李俊伟

四川天鼎建筑设计有限公司   四川成都市     610000

摘要：在当前很多钢结构建筑当中，钢结构稳定性较差的问题十分常见。而一旦钢结构失去了稳定性，将会对整个施工过程带来巨大的安全风险，甚至还会造成严重的经济损失和人员伤亡事故。因此，当前建筑行业领域对钢结构稳定性设计给予了高度重视，并且这也是建筑行业未来主要发展趋势。对此本文将主要介绍钢结构稳定性设计的基本原则，结合设计过程存在的主要问题，提出科学合理的强化策略。

关键词：钢结构稳定性；结构简图；梁-柱单元理论；剪力调整

大部分建筑工程项目在施工期间都会出现突发性安全事故，其主要原因就是设计人员并没有对钢结构稳定性进行综合设计。并且，在数据统计过程中，施工方也没有对相关数据展开统计和验证，加大了突发性安全事故的发生几率。而以上这些因素都会导致建筑工程钢结构在外界因素的影响下变得十分不稳定，进而造成了严重的安全事故。也就是说，强化钢结构稳定性设计对于提升建筑工程质量而言具有十分重要的现实意义。

1. 钢结构稳定性设计基本原则

1.1与结构简图保持一支

在当前框架结构分析过程中，必须要针对框架柱展开稳定即使算。同时，要能够针对框架结构计算给出相应的基本架设，将结构简图作为重要参考依据，从而确定精准的结构尺寸，采取合理的计算方式计算钢结构稳定性。一旦发现结构简图和计算方法存在差异，那么就要对计算方法进行适当的调整，而并不是对结构简图进行修改。

1.2结构布置满足稳定性要求

  在钢结构布置过程中，必须要确保各个环节都能够满足稳定新要求，不能将重点只放在容易出现问题的环节中[1]。因为如果只处理平面失稳的问题，而不构建支撑进行消除，那么结构布置也无法满足稳定性需求。另外，还需要重点关注杆件的稳定性和平面横隔之间的关系，使二者都能够满足建筑工程钢结构稳定型设计基本要求。

2. 钢结构稳定性设计过程中存在的主要问题

2.1梁-柱单元理论应用不合理

  在建筑工程网壳结构稳定性设计过程中，梁-柱单元理论成为了最为核心的设计理念。但是在梁-柱理念设计中，有时很难呈现出网壳结构的受力状况，像轴力和弯矩之间的耦合效应[2]。同时，梁-柱结构是整个建筑工程钢结构设计中的基础环节，因此在钢结构稳定性实际设计操作中，梁-柱稳定性与二者之间的力学效应关系不容忽视。

2.2存在过多不确定因素

  在钢结构体系设计环节中，经常会面临很多不确定因素。比如钢结构本身承载的强度会对其稳定性造成严重影响，具体包含着构建材料的截面特点与应力等因素。并且钢结构整体支撑力和扭曲力也会限制着钢结构自身的稳定性。另外，在建模设计过程中涉及道德数学模型和边界条件等等，以当前现有的技术水平很难实现，导致最终的设计环节形成的理论数值与钢结构实际承载能力存在很大出入，对钢结构稳定性设计造成了严重影响。

2.3忽略了整体和局部之间的稳定性

  在钢结构稳定性设计过程中，容易出现大跨度钢结构整体稳定性和局部稳定性计算精准度不够的问题。虽然稳定性计算模仿了以往的案例确定了整体和局部稳定性安全系数，但是并没有结合当前建筑工程具体情况来计算科学合理的安全系数。因此，这也导致钢结构整体稳定性和局部稳定性之间的关系很难呈现出来，无法确保钢结构稳定性整体设计是否稳定。

2.4预张拉结构体系有待完善

   预张拉结构体系在钢结构稳定设计过程中是一个十分重要的关键点[3]。在建筑工程项目建设发展过程中，预张拉结构体系一直都存在各种各样的缺陷问题，并没有较为完整且科学的理论体系对预张拉结构稳定性展开深入研究。因此，整个建筑工程的稳定性也很难得到保障。由此可见，构建一个完善的预张拉结构体系具十分紧要。

3. 强化钢结构设计稳定性的有效策略

3.1重视局部和整体稳定之间的关系

  在此过程中，钢结构稳定性设计人员一定要充分考虑建筑工程项目的实际情况，进一步考察施工现场的材料与环境。这样就可以精准计算钢结构稳定性安全系数，提高了系数的可靠性，避免出现计算误差问题，确保钢结构稳定性设计精准性能够得到全面提升。另外，在此期间还需要将铰接方式转变成钢接方式，合理添加中间支座或对连续结构支座位置进行合理调整。

3.2合理运用梁-柱单元理论

  深入考虑梁-柱稳定性设计具有十分重要的现实意义。在此期间，相关施工设计人员一定要全方位地考察钢结构施工现场所需要的施工材料、施工场地与设计方案等内容。同时，还要结合梁-柱单元理论，对钢结构稳定性设计过程中容易出现构建稳定性、局部与整体构件稳定性等诸多影响因素进行分析，从而更好地提升刚结构设计稳定性。

3.3构建完善的预张拉结构理论体系

  在钢结构整体稳定性设计过程中，预张拉结构理论体系构建是一项十分重要的问题[4]。在构建完善的预张拉结构体系之后，还需要在此体系的帮助下，对预张拉结构展开深入研究，保证获取到的结构精准无误，这样才能够有效提升钢结构的稳定性。

3.4优化剪力调整

   因为现代化建筑对外形美观程度和新颖性提出了严格要求，同时也从以往的垂直结构发展到了斜柱结构。因为斜柱结构具有明显的倾角，所以建筑构件一定要具备一定的剪力。在钢结构具体设计过程中，设计人员不能为了追求便捷而将垂直构件简化成柱，将斜柱转化为斜杆，这样会对钢结构框架柱剪力调速带来不良影响。另外，斜柱在发挥支撑水平方向荷载作用力的同时，也需要在竖直方向保持一定的荷载能力，但是如果忽略了这一荷载要求，就很容易导致计算出的剪力值存在误差，从而影响着建筑工程钢结构的稳定性。所以，相关设计人员一定要重视剪力调整工作，结合不同的施工情况设计相应的剪力。

结束语：

综上所述，钢结构设计稳定性直接影响着整个建筑工程的质量与安全性。所以在具体设计过程中，相关工作人员必须要高度重视设计过程中的具体问题，结合施工具体情况开展钢结构稳定性设计，避免出现失稳问题出现严重安全事故。
参考文献：

[1]莫磊.建筑钢结构设计中稳定性的设计方法研究[J].大众标准化,2022(08):98-100.

[2]代小青.建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探析[J].低碳世界,2021,11(12):109-110.

[3]戴苗.钢结构设计中稳定性研究[J].居业,2019(04):22.

[4]胡铭珊.钢结构设计中稳定性研究与探析[J].江西建材,2018(03):17+19.