浅谈建筑工程钢结构设计稳定性原则和设计要点

浅谈建筑工程钢结构设计稳定性原则和设计要点

摘要：新时代，我国工业迅猛发展，需要越来越多的厂房，给建筑行业带来了

挑战。钢结构受到当代人们的广泛认可，被应用于各种类型的建筑物建设过程中，相比于传统砖石、砼结构，其具有力学、材料等应用优势。通过分析钢结构应用

情况可知，在建筑工程中钢结构设计稳定性十分重要。

关键词：建筑工程；钢结构；设计；光明文化艺术中心项目

引言

建筑工程钢结构设计关乎到建筑物稳定性，对建筑质量具有较高影响，因此，研究稳定性设计原则与要点具有现实意义。通过规范、科学的稳定性设计能够充

分发挥钢结构作用，增强建筑工程安全性、稳固性，保障人们的生命财产安全。

1.钢结构设计稳定性概述

建筑工程钢结构具有多样性特点，其稳定性主要体现在钢结构设计环节，即

钢结构承载力设计部分，开展该部分设计工作时需要重点分析钢结构稳定性。钢

结构在应用过程中容易出现结构变形，导致未承载部分荷载，进而引发稳定性问题。钢结构设计要求多种结构吻合，若局部出现设计瑕疵会影响其他部分。另外，钢结构由众多构件组成，因此其若出现整体失稳情况，会影响其他构件。

2.钢结构设计稳定性原则

2.1结构稳定设计原则

钢结构较为特殊，其设计工艺相对复杂，在开展设计工作时需要依托于信息

技术检测质量，只有在确保质量达标的情况下才能够将设计图纸运用于建筑工程

实际施工中。实施检测工作时需要将钢结构水平承载、抗震系数以及结构阻尼比

等作为参数，设计师在设计环节需要结合施工现场自然环境，确定其水平荷载系数，进而保证水平层面稳固。钢结构整体稳固十分重要，保证整体稳固是设计重点，不管应用何种设计技术，必须将稳定性置于首位。钢结构构件对其稳定性有

重要影响，容易埋下安全隐患，严重的甚至可能引发安全事故。基于此，设计师

必须树立安全意识，应用科学、规范、合理的方法进行设计，以形成更多优质产品。

2.2剪力调整设计原则

目前，建筑工程形态愈加复杂，不对称设计广泛存在于建筑施工中，其逐渐

形成了一种建筑潮流，因此，斜柱使用频率越来越高，斜柱相较于垂直构件其具

有一定的倾斜角度，想要保证建筑物稳定就必须设计一定的剪力。设计师在设计

钢结构具体内容时，通常会为了简便，将垂直构件表述为柱子，将斜柱表述为斜杆，这种设计方式虽然不会影响建筑物实际稳定性，但若调整剪力容易受到干扰。于斜柱来讲，它具有水平受力的功能，但是垂直向也需要荷载，若设计师忽略了

垂直向的荷载，则会造成剪力误差，进而影响建筑工程钢结构稳定性。基于此，

设计师在实际设计环节，结合建筑工程实际状态，若需要进行剪力设计，必须坚

持剪力调整设计原则，针对具体施工状态灵活调整剪力，进而保障钢结构稳定性。

2.3强柱弱梁设计原则

若钢结构设计具有实效性，质量较高，则若水平承载过大或者需要强力荷载，塑性铰会出现在梁上，但若其设计质量较低，其会出现在柱子上。基于强柱弱梁

设计原则能够增强钢结构抗压能力，以提高强力下的钢结构荷载能力，使其能够

快速恢复到正常状态。目前钢结构稳定性在设计方面需要对其进行分析与计算，

进而保证塑性铰能够呈现在梁上。需要构造与计算相一致，在设计时要求计算结

构与实际构造相一致，特别是注意钢结构的抗震效果，要求其性能与建筑工程结

构相符。

3.钢结构设计要点

3.1材料选择

设计师在开展钢结构设计工作时，应当选择高品质的钢结构材料，要求其与

焊缝等级相匹配，在开始设计前，应当制定科学、规范的设计计划，了解设计计

划中对钢材、焊缝等质量的要求，进而选择适宜的钢材。在选择与采购钢材的过

程中应以选择屈服强度、抗拉伸性能等高的材料，达到实际施工要求。在进行焊

缝施工时，应当明确施工要求，应用先进的施工技术，进而确保施工质量。另外，当两种不同钢号焊接时，宜采用与强度较低钢号匹配的焊条或焊丝。承受直接动

荷载的焊接连接或重要的厚板焊接等宜选用低氢型焊条。最后，焊丝焊剂按以下

要求选用，选用时应根据焊接工艺的具体情况作出适当修正，必要时通过试验确定。（1）焊丝应符合国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T14957、《气体保护电弧焊

用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T8110及《碳钢药芯焊丝》GB/T10045、《低合金钢

药芯焊丝》GB/T17493的规定。（2）埋弧焊用焊丝和焊剂应符合国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T5293、《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T12470

的规定。

3.2结构选型

设计师在开展钢结构设计工作时需要重视结构形式的选择工作。钢结构形态

对建筑工程施工目标的达成和设计图纸的落实具有重要影响。钢结构选型期间，

应当结合设计方案，立足于钢结构整体结构体系，同时考虑力学关系，做好选型

工作，进而保证钢结构建筑物稳定性。同时，承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度各硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的

合格保证.焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验

的合格保证.抗震设计时，钢材应符合以下规定：（1）钢材的屈服强度实测值与

抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；（2）钢材应有明显的屈服台阶，且伸长

率不应小于20%；（3）钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

3.3构件设计

构件设计是钢结构建筑设计的重要组成部分，需要保证钢结构设计的规范性

与合理性，结合施工技术要求，采购适宜的材料，保证施工顺利开展，在设计其

主体框架时，往往需要应用同一材质。此外，为了控制工程造价，亦可综合选用

施工材料，要求材料能够达到相关技术要求。具体而言，钢材强度应当大于国家

相关标准。在施工环节进行构件设计时，需要确保信息技术的先进性，不断对其

进行优化和更新，做好钢结构截面处理与计算工作，对截面进行有效优化，同时

有助于简化设计流程[1]。

3.4涂装设计

钢结构的防腐、防火涂装设计施工具有提高钢结构寿命、提升其性能的作用，应当保证钢结构具有避免受到火、酸性物质等的干扰。在设计实践中，设计师通

常会选择在表层先涂抹防腐涂料，之后再涂抹防火涂料；在内层融合使用二者，

以及在关键部分混合使用二者，应当避免涂料相互间出现化学反应。在涂装涂料

时应当先进行除锈工作，可以使用设备处理，注意清洁钢材表层杂质，例如灰、

油污等。