建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点分析 万思强

建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点分析万思强

发表时间：2019-09-15T10:48:01.720Z 来源：《房地产世界》2019年5期作者：万思强

[导读] 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，建筑钢结构工程的设计特性具有空间跨度大、成本低、结构性能优异、安装便捷等优势。

万思强

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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，建筑钢结构工程的设计特性具有空间跨度大、成本低、结构性能优异、安装便捷等优势。并且建筑钢结构还具有自重轻、抗震性高、施工期短和建材运输方便等特点。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。鉴于此，本文对建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点进行了分析，以供参考。

关键词：建筑工程；钢结构设计；稳定性原则；设计要点

引言

因为钢结构通常会应用在桥梁建筑等中，所以钢结构对稳定性的要求极其高，如果稳定性失衡则将会引发严重的事故，使财产和人身安全受到严重的损害，所以，在钢结构的发展中，最关键的一个问题就是如何提升钢结构的稳定性，有待遇业界人士持续的研究和探索。 1钢结构设计稳定性原则

1.1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。

1.2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。

2钢结构失稳因素分析

想要判断相关建筑工程的质量和安全，需要以钢结构的稳定性作为评判的关键性指标。然而，站在实际设计和施工角度，钢结构具备多样性特点。相比于传统钢结构混凝土结构，钢结构可以采用多种连接方式和结构特点，包括节点承载力、梁柱承载力、拱承载力等，还需要考虑更多影响钢结构稳定性的因素。站在实践视角，钢结构容易发生失稳的具体原因一共有四点，如下文：（1）极值点失稳。对于建筑钢材制作的偏心受压构件，极限点到达到一定程度后将失去稳定性，这是极限点失稳最常见的现象。偏心受压现象在实际工程施工中普遍存在，特别是在非对称结构或特殊形状荷载的设计中，或如果在以后的建筑使用中引入高质量的配件等，因设计和应用之间的不匹配，从而产生不稳定情况。（2）分支点失稳。这种情况主要是由于分支点结构设计不合理而导致局部失稳。完善直杆轴心时与平板受压面的屈曲等现象也包含在上述分支点的失稳中。（3）跃越失稳。此种类型和前两种理性不同，其既不是极值点又不是平衡分支点，是从平稳丧失后又想另个稳定平衡点跳跃的状态。简单来说就是这种失稳使以以上两种失稳结构为基础的一次性发展的结果，从而使总体结构都出现不稳定的情况，会严重的威胁到建筑的安全性。如果实际工程项目中有跳跃失稳状况产生时，需要立即进行加固处理并适时调整钢结构特性，只有当总体稳定性评估和标准要求相符合后方可再进行应用。（4）其他失稳。刨除上面说的三种主要类型，在钢结构中，若某些连接件发生变形、腐蚀，或钢结构某些主要部件在如外力作用和温度条件下遭受到损坏，也会使得整体结构出现失稳现象，其也就成了失稳的关键性因素。

3建筑工程中钢结构设计要点

3.1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。

3.2静力设计法

静力设计方法主要应用于钢结构弹性计算系统，又被称之为欧拉方法，是用于计算钢结构稳定极限承载力的基本方法。弹性计算方法确定微分计算方程时，需要满足一定的结构和力学假定如下。(1)钢结构材料需要满足虎克定律基本要求，即材料的应力和应变之间成线性关系。(2)计算模型应与实际结构保持一致，可以反应实际结构的弹性受力。(3)确保施工过程的准确性，避免不合理施工导致实际模型与计算模型不一致。

3.3动力设计法

动态方法是用于计算结构的动态稳定性的方法。如果它由于轻微干扰而可以振动，这表明振动的加速和结构的变形反映在结构的应力中。如果静态静载荷的值相对较小，则变形方向不同于加速度，在整个扰动消除后，运动逐渐变为静态，并且结构的平衡状态处于稳定状态。如果负载和稳定性在最大负载下变化，则变形方向和加速方向一致，即在消除干扰之后，移动被移除。它仍处于发散状态，因此结构的平衡状态处于不稳定状态，临界状态是负荷也是整个结构不稳定的负荷。可以根据结构的振荡频率为零的条件来执行分析。