钢结构建筑稳定性设计的要点分析

钢结构建筑稳定性设计的要点分析

陈琳

武汉轻工建筑设计有限公司  湖北武汉  430000

摘要：稳定性是钢结构建筑的根本性指标，在设计中需重点考虑。钢结构现阶段成为越来越多建筑物的结构形式，尤其是在机场、高铁站以及一些高层建筑方面应用更为广泛。科技大发展使得钢材自身的耐热性和韧性等缺陷得到进一步弥补，钢材的性能进一步得到了提升，所以以钢结构为主体的建筑也越来越多，钢结构可以减少建筑物本身重量，稳定性和安全性较高。现阶段，人们对钢结构的稳定性要求越来越高，因此从钢结构稳定性设计相关内容进行分析，进一步提升钢结构的安全稳定性。

关键词：钢结构；稳定性；设计要点

引言

钢结构设计需要结合钢结构的基本特征和稳定性原则把握住设计要点。同时,施工建设过程中,还需要对基础构件的设计以及整体框架设计的实际效果加强观察分析力度,提升钢结构设计的整体有效性。确保建筑工程中,钢结构设计为整体工程项目的建设质量的提升提供重要的支持。对于现代工程项目来说,钢结构属于应用广泛性和技术要求,都相对更高更强的建筑主体结构更需要从设计阶段把握住相应的设计要点完成设计工作任务

1钢结构缺陷问题分析

1.1钢材本身缺陷问题

目前，市场上各种型号的钢材琳琅满目，但是钢材自身存在一部分缺陷也导致钢结构的整体稳定性较差。钢材在锻造的工程中里面有很多的化学成分，有些化学成分对于钢材的性能是有利的，比如碳、锰等，还有一些是不利元素，比如硫、磷等，因此钢材在自身化学成分上面就有一定的缺陷。钢材耐热性能和抗腐蚀性能与混凝土相比来说较差，在使用过程中容易出现各种裂缝。

1.2钢结构的缺陷

由于钢材自身的缺陷，导致钢结构在设计建造时就要采取一定的有效措施弥补这些缺陷。比如利用隔热层使钢结构避免遭受高温的影响，这是因为钢结构在受到的温度超过１０５℃时，其自身结构可以承受的压力就会变小，可能会导致钢结构发生形变的情况，进而对其整体安全稳定性产生不利的影响。钢结构耐火性能较差，因此在施工过程中要注意对其防火保护，避免钢结构遭受高温影响。钢材自身的强度高并不能说明钢构件的强度较大，这是因为钢结构的薄壁形式导致其横截面积较小，在承受较大的力时，稳定性和强度都将不能满足设计要求，将影响其整体安全性。

2钢结构稳定性设计的基本原则分析

2.1注重钢结构设计中原材料质量的检验分析工作

设计工作的开展也需要考虑原材料本身的质量和相关参数指标的状态。只有原材料本身的质量水平能够达到预期的标准化要求,才能确保结构设计在质量过硬的原材料的支持下,取得良好的实践性效果。对于钢结构设计工作来说,原材料检验工作需结合不同的钢结构构件,参照其标准化生产过程中的基础流程,对可能出现安全隐患和问题的环节加强监督管理;并且应用针对性的检验技术和检验方法,通过试块构件地检验和细节衔接区域的检验,确保所应用的钢结构原材料在质量水平上达到预期的要求。避免由于材料质量的问题,导致钢结构在设计效果上与预期要求不符,或设计完成后的安全保障和强度保障不达标的现象出现。

2.2积极应用模型构建的方式提升设计效果的精准性

构件模型完成设计工作的方式更加具有精准性和生动性,尤其是在现代建筑设计工作开展的背景下,先进的技术和系统的引入应用也能够提升设计工作本身的有效性。在稳定性原则的保持和实践中,也需要借助先进的技术和平台。通过参数支持背景下的模型构建为整体框架结构设计的有效性提供保障。在实践应用中,BIM技术正是基于基础参数信息,提升设计工作精确性和有效性的专业化技术。在稳定性设计原则背景下,此种先进技术的应用必然能够促使模型构建为实际的设计效果保障起到一定的促进和支持作用。

3钢结构建筑稳定性设计的要点分析

3.1结构荷载作用

该钢结构屋盖稳定性计算考虑的荷载主要包括重力、地震、风、温度等，并且重力、地震、风荷载均是考察钢结构屋盖最不利端部上部节点的计算结果。比如，风荷载是取风洞实验风压值，基本风压取100a重现期的基本风压值0.75kN/m2，结构所处环境为B类地貌。

3.2防腐设计

钢结构建筑在外部会受到雨水、光照、大雾等自然现象的侵蚀，这些对钢结构建筑都会产生一定的腐蚀作用，长时间侵蚀对钢结构的稳定性会产生不利的影响。因此为了减少钢结构受到的腐蚀程度，人们根据钢结构所处的不同地理环境特性设计可以提高钢材耐腐蚀性的表面涂料，这样即使钢结构在温度高、湿度也比较高的环境中也可以持续保持其安全稳定性。

3.3保持稳定性计算与钢结构内部构件设计的统一性

稳定性设计的组织落实中,钢结构内部构件的设计效果也会影响到结构设计的稳定性效果。因此,需要针对细节的内部构件加强稳定性的设计,通过科学的数据计算和钢结构构件设置方式的规划,保持计算数据与设置方式的一致性。促使结构设计在实践和基础数据信息的获取环节具有相统一的特征。对于钢结构建筑实体的设计工作来讲,这是提升稳定性的科学路径。另外,不同的构件类型在应用中的强度要求也存在一定的差异。设计过程中需结合不同构件的实际情况运用科学的方法完成设计过程,并且对照观察稳定性计算数据是否能够与实际的构建设计状态相统一。两者的统一,不仅是稳定性效果的保障,也能够从反向的维度验证基础的稳定性计算数据结果是否具有实践应用价值。

3.4初始缺陷的几何非线性屈曲分析

实际工程施工中必然会存在初始几何缺陷，且有初始偏差、初始偏心或者初始弯曲、结构支座的偏差等多种初始几何缺陷。因为案例钢结构屋盖为大悬挑桁架结构，也是风敏感结构，所以设计计算中选择恒荷载工况作用下结构的变形位移值当做初始缺陷，初始缺陷取钢结构屋盖最大位移节点的钢架计算跨度比，即1/400，对几何非线性屈曲进行分析。

3.5针对关键节点加强设计工作的精准性控制

关键节点设计工作的规划和设计效果的有效性会影响到整体钢结构的稳定状态。因此,在关键节点设计工作的落实开展中,也应当应用科学的技术和方法,提升设计效果的稳定性。尤其是对于钢结构的建筑来说。来源于外部环境的影响和安全方面的威胁,也是其稳定性设计工作所追求的重点目标。因此,关键节点的设计工作也应当做好规范性和可靠性方面的考虑。如,地震强对流天气等因素,可能对结构稳定性造成的影响。在节点环节的设计工作中,加强承载力抗震力的分析和计算力度,通过科学的数据计算对建筑实体的相关抗击能力进行充分的把握。具体到设计工作的开展方面,以钢结构为主体的建筑设计关键节点主要是指,框架结构的连接部分在施工建设过程中设计人员需考虑关键节点焊接技术的应用、螺栓连接质量的控制因素。在设计工作的落实开展中,为相应施工环节的执行落实提供便利条件,优化关键节点的设计便捷性和可靠性,确保通过细节设计工作为整个建筑实体钢结构框架的稳定性保持提供保障。

结语

钢结构建筑物比混凝土结构有着较好的优势，其因为结构强度高、自身重量也比较小、建设过程简单等优点被越来越广泛的应用在建筑领域。但是钢结构本身也存在一定的缺陷，对钢结构的稳定性设计有着更高的要求。在设计钢结构时要根据建筑物所处的地理自然环境，针对性的设计相关结构，选择合适的设计方法以及有效运用相关验算方法进行结构稳定性计算，使钢材组件在钢结构中的最大性能得到最大的释放，进一步推进钢结构在建筑领域的发挥其应有的积极作用，提升钢结构的整体安全稳定性。

参考文献

［１］李俊.建筑钢结构抗震设计及运用探析［Ｊ］．价值工程，２０２２，４１（１３）：１５６－１５８.

［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.