建筑钢结构的稳定性设计综述

建筑钢结构的稳定性设计综述

摘要：建筑钢结构设计不但施工工艺简单，质量轻，而且还具有很高的强度，

但同时钢结构本身也存在一定的不稳定性，在外力干扰作用下，极易发生结构失稳，从而对建筑结构的平衡力和结构产生一定负面影响，一旦结构出现变形，必

然会对钢结构寿命和正常使用造成一定负面影响，从而增加工程事故发生概率。

为了有效改善此情况，有必要进一步分析和研究能够提高建筑钢结构设计稳定性

的设计方法，从而大大提升建筑钢结构的稳定性性能。

关键词：钢结构；稳定性；设计

前言：稳定性是钢结构设计的重要环节。一旦无法保证稳定性，对于这座建

筑而言，将失去它的意义。在建筑钢结构设计中，稳定性的考虑是最基本的问题，假设得到不妥善处理，必然会影响建筑的稳定性。在混凝土钢结构设计中，应先

对钢结构进行计算，再进行验算，以避免钢结构的失稳。为了克服这些困难，保

证建筑结构的性能，目前钢结构稳定设计中存在的缺陷主要集中在钢结构对稳定

性的影响上。

1建筑钢结构概述

1.1建筑钢结构的优点

由于建筑钢结构是一种能保证建设工程稳定的结构，它起着支撑作用，并具

有一定的抗震效果，其塑性和强度都比较强。在发生地震时，钢结构具有一定的

缓冲作用，减少了地震对房屋的破坏，提高了建筑物的安全性。建筑钢结构支撑

着整个建筑物，建筑钢的材料具要比钢筋混凝土材料要精确的多，所以会有部分

人在建筑工程项目中选择使用建筑钢结构。钢结构的可塑性也比较强，钢结构适

用于各种跨度比较大的建筑，较强的可塑性，导致建筑钢结构在受力过程中更加

的合适。而建筑钢结构的施工方法相对简单，建筑钢结构由钢板组成，钢板的生

产工艺也非常简单，大大缩短了施工周期。

1.2建筑钢结构存在的不足

建筑钢结构在建筑工程中的应用还存在一些不足。与其他建筑材料相比，钢

结构的耐腐蚀性和耐火性相对较低。如果有腐蚀性的东西，结构就会损坏。而且，如果发生火灾，房子很容易着火。危险和安全隐患很多。这些情况都不利于房屋

的质量安全。在实际的施工过程中，很多的建筑项目会选择一些强度比较低的钢

结构，这样就会导致建筑项目在施工过程中出现各种各样的问题。

2钢结构稳定设计中的几个问题

2.1结构完整性的影响

在钢结构设计稳定性分析过程中，设计者需要有一种全局感，从整体建筑的

角度考虑钢结构的整体性，充分考虑构件本身的特点。随着数据信息运用效率的

提升，分析钢结构设计中整体刚度、失稳问题的时候常常以临界压力求解法、折

减系数等方式，计算出轴心杆的稳定性。同时弹性稳定性设计也是钢结构设计中

的重要内容，在计算的过程中不仅仅要考虑钢结构本身的稳定性，还要做二阶分析。主要是因为结构内力被建筑结构中部分柔性构件变形量而影响，最后发生变化。对于应力叠加问题，设计人员应充分考虑。由于弹性稳定计算和结构变形关

系分析非常复杂，目前在弹性稳定计算中还没有得到广泛的应用。

2.2不确定因素分析

钢结构设计的稳定性会受到许多不确定因素的影响，主要表现在物理、几何

和力学方面。在结构设计中，涉及到材料、截面面积、构件尺寸、应力等诸多因

素。但是对于相对稳定的几何量，物理量，设计人员在设计的时候往往更倾向于

直接设计，凭借以往经验来解决问题，很少联系实际生活。同时涉及人员专业知

识也是影响建筑钢结构稳定性的主要原因。钢结构分析的过程中受到设计人员专

业性不强的限制，在实际的计算中参数计算结果和理论值结构有很大差距。此外，结构的随机影响受结构参数和随机荷载输入范围的限制。在实际施工中，如果参

数不确定，必然会在结构施工中出现问题。

2.3预应力

预张拉体系是钢结构稳定性设计中比较关键的组成部分，但是在发展过程中

很长的一段时间内没有得到重视和发展，因此对这个方面缺乏明显的理论依据，

很难保证稳定性。在纲结构稳定性的设计中整体稳定性、局部稳定性的计算还存

在不合理不到位的情况。虽然部分结构稳定性计算是由经验计算完成，以此来确

定整体稳定性、局部稳定性，但是在实际施工运用中并没有根据实际工程情况来

计算出一个比较安全科学的安全系数。因此无法真实的将稳定性系数反应出来。

3建筑物稳定性的设计改进措施

3.1整体稳定性应力分析

建筑钢结构具有一定的优点，但同时，钢结构本身稳定性差的缺点也不容忽视。提高建筑钢结构设计的稳定性，关键是要做好整体受力分析。首先是工程设

计人员一定要结合工程施工特点，针对具体施工环节的不同设计要求来进行稳定

性分析，而不是单纯的局限于结构设计思路，在结构设计上无论是哪一部分都尽

可能的采取对称性的设计方法，保证受力平衡。其次是要强化对建筑钢结构的静

力分析和动力分析。静力分析主要就是指平衡受力分析，在进行钢结构设计时，

通过施加外力使之发生微小形变，在受力分析的基础上建立平衡微分方程式，通

过计算来得出水平方向的受力临界值。动力分析则是指垂直方向的受力分析，同

样的在进行钢结构设计时，通过施加外力使其在垂直方向上振动，观察振动速度

和变形的发生，经计算得到垂直方向力的临界值。通过受力分析，对结构设计方

案进行优化和调整，以提高钢结构的稳定性。

3.2降低不确定性的概率

在具体钢结构的设计中需要针对常见的问题，提出科学合理的改善措施、解

决措施，避免发生常识性错误。有效提升钢结构的稳定性和降低设计引发的失稳

事故。降低不确定因素导致的稳定性，需要在钢结构稳定性设计的过程中充分考

虑不确定因素。在设计的时候，设计人员要充分考虑钢结构的力学性能，或者是

进行多次实验，计算分析出比较合理的方案，运用这种方式降低不确定性因素存

在的概率，从整体上提升钢结构的稳定性，保证建筑刚结构的安全性、可靠性。

3.3注意局部连接安全

钢结构在建筑工程中的应用，需要采用技术将各部分连接起来。如果在连接

过程中，有些地方连接不紧密，会造成安全隐患，影响钢结构的整体稳定性。所

以施工人员在进行连接之后，要对每一处连接的地方都进行仔细的检查，避免有

地方没有连接牢固。在建筑工程项目结束之后，相关工作人员还需要检查一遍，

要保证局部的连接安全。工作人员也可以定期对工程进行检查，一旦发现有问题，应及时采取措施进行修复，从而提高工程建设的安全性。

3.4科学设计钢结构节点

钢结构节点是建筑工程中的重要节点。这些节点关系到建筑工程的完整性。

一旦出现节点问题，就会导致钢结构不够稳定，很可能会导致建筑出现一些安全

隐患。所以在进行钢结构节点设计时，要针对各种因素进行全面的考虑，要合理