建筑钢结构设计中稳定性的设计方法研究

建筑钢结构设计中稳定性的设计方法研究

周玮

重庆九智项目管理有限公司 重庆市 401122

摘要：现如今，随着建筑事业的腾飞，钢结构是一种非常重要的建筑结构形式，在各种建筑设计中应用的是非常多的，特别是那些大型的建筑结构，比如说机场、厂房及超高层建筑等等，都会应用到钢结构。20世纪的时候，钢铁冶炼技术还比较落后，建筑使用的钢材往往会有很高的碳含量，韧性以及耐腐蚀性都不太高，因为各种各样的缺点，导致在建筑设计领域对于钢结构的应用并不是很多。不过随着金属冶炼技术的发展进步，钢材的质量、性能也在不断地提升，强度更高，韧性更强，也有了更高的耐腐蚀性，所以在建筑方面对钢材的应用也越来越多，如今很多新项目都会采用钢结构作为主体结构形式，在工程建设中，钢结构的应用也受到了人们的广泛关注。这种结构形式能够大大的减轻建筑结构的总重量，能够提高其稳定性与安全性。如今建筑水平越来越高，钢结构的应用也变得更加广泛，需要面对的应用条件也变得更加复杂，这就需要钢结构能够有更强的稳定性。

关键词：建筑钢结构；稳定性；设计方法

引言

从最近几年实际情况看，随着经济发展速度不断加快，多高层钢结构整体发展也较为迅猛，其中框架钢结构体系使用最为频繁。但是由于钢结构自身存在着一系列劣势，必须在适当位置设置支撑结构，保证整个建筑结构承载力、变形能力与抗震性能能够得到显著提升。

1钢结构优势

1.1具有较强的韧性、可塑性

在建筑领域中，钢结构的可塑性、韧性较强。由于这两点优势，若建筑处于负载或超载的情况，钢结构可以实现对作用力的充分分配，使得整个建筑的应力变化幅度得到控制，极大程度地避免了钢结构断开、裂开等问题。

1.2性能好、效益高

在材料、质地上，钢结构整体分布十分均匀，与力学方面的假定符合度较高。同时，在内部组织、结构上，钢材料与各项同性契合度更高，其材料波动范围相对较小，更是在所有建筑材料中具有最理想的弹性。再者，相较于其他建筑工程类型，钢结构不容易受到环境、气候等外界因素影响。在其生产加工上，由工厂内部完成加工作业后直接即可运送至建筑工地进行组装，这就决定了其具有更短的工期，且不会给施工区域的环境带来较大影响，符合文明施工、绿色施工需求。

2建筑钢结构设计中稳定性的设计方法

2.1防火设计

就钢结构自身而言，虽然钢结构自身不具备易燃性，然而由于钢结构导热性较强，在温度升高时，稳定性容易受到较大影响，因此钢结构在防火能力方面并不比混凝土结构要强。基于这一原因，在实际的设计过程中，相关设计人员要将防火性能作为重点设计环节，利用钢结构隔热设计，使的整体防火性能进一步提升，从而达到保障后期使用安全的建设目的。在具体工作实际中，设计人员可以从实际使用情况入手，调查清楚容易引发火灾的类型之后，进一步确定工业设计的防火等级，以相关防火要求及规范制度为依据，科学合理地开展防火设计，选择最适合钢结构的防火材料，使在应对火灾事故时的能力得到稳步提升。另一方面，相关人员在设计过程中，可以选择适合钢材防火的防火涂料进行涂抹，达到全覆盖的效果，从而进一步提升钢结构的耐火性能。与此同时，设计人员应当在设计阶段就做好火灾预防工作，科学设计安全出口、疏散楼梯等，这将为火灾发生时最大程度降低损失奠定坚实基础。

2.2抗震设计

建筑钢结构设计环节应重点考虑抗震性能的优化，抗震性能是否得到保障将直接影响建筑结构的安全性与稳定性，因此若要从根本上提高建筑钢结构设计的科学性，保障建筑结构的使用性能，那么就要从结构设计环节入手层层把关，高度重视抗震性能的设计与优化，尽可能从整体性角度入手予以分析，为施工进度的有效开展、施工质量达到预期营造良好的外在条件，相应的延长建筑工程的使用寿命，免受地震等恶性灾害的影响。我国是地震灾害频发的国家，发生地震灾害将带来巨额财产损失，并伴随着大量的人员伤亡，因此，有必要从根本上降低地震所带来的社会损害，其中建筑结构设计中的抗震性能优化可谓是重中之重，要求设计人员在设计工作开展前确定建筑工程施工目标，然后有针对性地实施实地勘察，为设计工作的有效落实提供数据参考，从而使得设计方案的实施更具科学性与有效性。除此之外，在结构设计过程中，也要对设计理念进行更新，通过结构设计的完善，极大地提升并保障建筑结构的抗震性能，最大程度地降低地震灾害所带来的负面影响，并为建筑工程的使用营造有利的外在条件。

2.3加固设计

首先，需要加固构件的截面，在进行设计的时候，可以一个杆件受弯设计成多个受弯，分散集中载荷，这样就可以对钢结构顶部的支撑力进行调整。对于支座和筒支进行连接的位置使用钢结构，并通过撑杆来进行支撑，同时还要对钢结构的连续结构位置进行一定的调整，确保预应力拉杆可以为结构提供界面内力。其次，要加固节点部位。需要对钢结构的受力情况，施工的条件以及要求等进行分析，通过焊接铆钉或者是螺栓的方式来加固衔接位置，有必要的话也可以进行混合连接，将高强螺栓的优势体现出来。就比如说珠港澳大桥，它的钢结构E39与E30就是通过楔形结构连接起来的，大桥的底板、顶板以及界面的宽度与高度依次是9.6m、12m、37.95m和11.4m，使用的结构是对称型的，为倒直角体形，钢结构的形式是“三明治”形，这是一种新型的，能够保证建筑钢结构稳定性的设计思路。

2.4防腐设计

基于钢结构自身的特性，其在自然的环境下极容易出现氧化现象，从而导致的腐蚀情况相对严重，而由于大部分往往环境相对潮湿，在这种状态下，钢结构腐蚀问题将会进一步加剧。由于钢架构承担了的整体承重，一旦钢材受到腐蚀，其构件截面将会大幅缩小，受力部分将会变得更为集中，这不仅会大大缩短钢结构整体使用寿命，也将深刻影响到安全。为了尽量避免这种情况发生，在钢结构设计初期，设计人员就应当将防腐蚀设计作为重要的设计环节，充分结合使用环境，设计出具有针对性的钢架构防腐蚀方案，不断提升钢结构的防止腐蚀性能。从具体来看，大部分会利用防腐蚀涂料进行全覆盖涂抹，一方面防止钢材生锈，另一方面将钢结构与腐蚀因子进行隔离，从而取得良好的防腐蚀效果。与此同时，设计人员应当深入考量不同结构部位对防腐蚀性能的具体要求，有区别地进行防腐蚀涂料的覆盖涂抹，进一步提升钢结构的防腐蚀性能。

结语

钢结构的优点在于其良好的结构强度，自身的重量也较轻，但对稳定性的设计要求较高，对于稳定性设计，通过对长细比的判断，还有对阻尼系数的分析，综合的应用各种不同的设计方法来进行设计，将钢结构的优势充分发挥出来，可有利于实现建筑工业技术的集成化和产业化。可以有效降低碳排放，环保性能更好。另外，钢结构还有钢材容易拆除，可回收的优点，提高了材料的重复利用率。

参考文献

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