建筑工程中鋼結構設計的穩(wěn)定性與設計要點分析

■文平軍 ■東莞市金陵鋼結構工程有限公司，廣東 東莞 523000

建筑工程鋼結構設計中存在問題及對策

1．1 鋼結構設計防火方面的問題及對策

鋼結構建筑主要采用的建筑材料為鋼材，屬于不易燃材料，但是鋼材又具有不耐高溫的特點，一旦溫度達到相應程度，鋼材會出現斷裂情況，從而對整個鋼結構建筑產生巨大的安全隱患，所以對鋼結構建筑產生最大威脅的就是火災，若是在進行鋼結構設計時沒有充分考慮這一因素，導致防火方面存在缺陷，那么必將造成嚴重的后果。鋼結構建筑發(fā)生火災而造成巨大的經濟損失和人員傷亡例子也很多，因此，在鋼結構建筑設計時必須充分考慮其防火問題。鋼結構建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結構建筑，通常在鋼結構建筑設計中采用的防火措施有以下兩種:第一種，采用保全板，將其合理設置在鋼結構建筑中，以此起到防火作用;第二種，在鋼結構的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用裝飾漆涂抹露明部位。當然這只是常規(guī)的方法，為了更好地確保鋼結構防火性能的提升，就必須加強防火墻、防火門的設置，并配備自動噴水滅火系統(tǒng)和獨立的水幕以及防火帶等進行防火分區(qū)的設置，并在此基礎上加強防火涂料的應用，以達到對鋼材進行防火保護的目的，且在火災探測報警技術和煙氣控制技術的幫助下及時的發(fā)現和處理可能出現的火災，確保其防火性能得到有效的提升。

1．2 鋼結構設計防腐方面的問題及對策

鋼材受自然因素影響較大，一旦長時間暴露在室外環(huán)境中，就極易被銹蝕，不僅鋼材的外觀會深受影響，鋼材的質量也會大打折扣。因此，在鋼結構建筑設計中鋼材防腐問題也是必須引起高度重視。當前，鋼結構建筑設計中對于防腐方面問題的解決方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。設計人員會根據鋼結構建筑的要求選用合適的防腐涂料，并要求施工人員在施工中嚴格按照相關要求規(guī)范進行操作。此外，對于鋼結構構件也有不同的要求，例如有的構件在出廠前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎性的防腐，因而為了提高鋼結構的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結構建筑的首選材料，并利用熱浸鍍鋅技術對其進行處理，利用鍍層，達到保護鋼結構不被腐蝕，尤其是應加強有機涂料配套技術的應用，以及陰極保護技術的應用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。

1．3 鋼結構設計在物理方面的問題及對策

1．3．1 噪聲問題及對策

噪聲問題是現代建筑中最為常見的問題之一，且一直沒有得到徹底的解決。怎樣有效降低噪聲已經成為當前建筑學中的重要研究課題之一。人類耳朵能夠聽到許多種聲音，而這些聲音又大致能夠分為兩類，一類是無害悅耳的聲音，例如音樂聲、鳥鳴聲等;另一類則是有害的噪聲，例如各種機械發(fā)出的轟鳴聲，刺耳的喇叭聲等。一般情況下，建筑使用功能的不同對隔音的效果要求也不同，例如大型商場建筑，其隔音效果要求較低;尋求安靜的住宅建筑隔音效果要求就較高，這就需要設計人員根據建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進行專門的設計。在鋼結構建筑設計中所采用的隔音措施主要有:使用隔聲門、隔聲窗，并在建筑或需隔音的房間外墻上使用隔聲性能較好的材料。

根據建筑使用功能的不同，其對吸音的效果要求也不相同。例如音樂廳類型的建筑，其主要使用功能就是讓人類的耳朵吸收發(fā)出的音樂聲，所以在音樂廳類型的建筑中通常會在頂棚增加反射板用來反射聲音，若是音樂廳中的聲音無法反射，那么人類的耳朵所聽到的聲音就會有缺失，甚至是聽不到聲音。當前，解決吸音問題的主要措施有兩種:第一種是科學的設計吸聲結構，例如孔石膏板吊頂。第二種是采用先進的吸聲材料，例如玻璃、巖棉等吸聲性能較好的材料。

2 建筑工程中鋼結構設計的穩(wěn)定性與設計要點

2．1 建筑工程中鋼結構穩(wěn)定設計的特點

建筑工程中鋼結構穩(wěn)定設計的特點主要表現為:第一，鋼結構的多樣性。建筑工程中鋼結構設計方面的問題直接影響著鋼結構的穩(wěn)定性，特別是承荷載力大的鋼結構部位，在進行這類鋼結構部位設計時必須進行多方面的考慮，并對鋼結構的穩(wěn)定性進行認真分析、探究。第二，鋼結構的整體性。鋼結構建筑是由多種構件共同組成的一個整體，任何一個構件所具有的作用都是不容忽視的，若是當任意一個構件出現問題，例如失穩(wěn)、變形等情況，那么必定會對其他構件造成影響，最終導致鋼結構整體穩(wěn)定性出現問題［1］。

2．2 鋼結構穩(wěn)定性的計算方法

(1)整體剛度計算。在現行的鋼結構計算規(guī)范中，通用的計算方法是軸心壓桿穩(wěn)定計算方法，其主要采用是折減系數方法和臨界壓力求解法。其中，臨界壓力由歐拉公式給出。(2)整體穩(wěn)定性分析。鋼結構建筑是由多種構件共同組成的一個整體，其整體穩(wěn)定性受各種構件的制約較大，各構件之間是否具有良好的穩(wěn)定性，是確保鋼結構整體穩(wěn)定性的前提基礎。所以，應對其整體穩(wěn)定性進行分析。(3)其他特點的穩(wěn)定計算。鋼結構的各種組成構件又能分為兩大類，為彈性構件和柔性構件，因而，在進行鋼結構穩(wěn)定性時應重視這一特點。由于柔性構件容易發(fā)生變形，進而導致鋼結構內部也發(fā)生變化，最終對鋼結構整體穩(wěn)定性產生嚴重的影響，所以，必須重視柔性構件的分析。

2．3 鋼結構穩(wěn)定性的分析方法

(1)靜力法。靜力法的分析原理是結合已經出現了微小變形后的一些結構受力的條件，并根據這些條件來建立相對平衡的微分方程。通過建立的微分方程仔細的計算出構件受力的臨界相關荷載。在實際中應用靜力法構件平衡微分方程時，應遵循相關設定，具體表現為:直桿構件應該為截面，其壓力應始終遵循之前的軸線進行作用。(2)動力法。當鋼結構的結構體系處于平衡狀態(tài)下時，若是受到一定的干擾，那么整個結構體系就會產生振動，這時應采用動力法對鋼結構的穩(wěn)定性進行分析。鋼結構整體穩(wěn)定性與其所承受的荷載有著密切關聯(lián)，在鋼結構出現變形以及鋼結構振動加速時，這種聯(lián)系更加緊密。若是鋼結構所承受的荷載值低于鋼結構自身穩(wěn)定性的極限荷載值時，會出現加速度和之前的鋼結構變形的具體方向相反的狀況。(3)能量法。若是在實際應用中鋼結構載著保守力并且已經具備結構變形的相關受力條件，那么就能以此條件構建總體勢能。如果要計算鋼結構的總體勢能，則必須滿足一個前提條件，即鋼結構處于相對平衡的狀態(tài)下［2］。

3 結語

總之，建筑工程的快速發(fā)展，促使鋼結構廣泛應用于建筑工程中，然而鋼結構設計的穩(wěn)定性直接影響著鋼結構建筑的整體質量，因此，本文對建筑工程中鋼結構設計的穩(wěn)定性與設計要點進行了認真分析與探討，希望能為所需者提供借鑒。

［1］唐文智．建筑工程中鋼結構設計的穩(wěn)定性分析［J］．城市建筑，2013，16:186．

［2］陳飛．淺談鋼結構廠房設計現狀及優(yōu)化對策［J］．城市建筑，2014，01:44．