建筑鋼結構設計中穩定性探討

【摘要】在土建工程項目建設過程中，鋼結構以其獨特優勢得到廣泛應用。但近年來鋼結構應用中因穩定性因素而導致的安全事故屢見報端，造成了嚴重的經濟損失與不良社會影響。筆者就此簡述鋼結構的缺陷，探討鋼結構的穩定性設計問題，希望能對同行有所指導和幫助。

【關鍵詞】建筑鋼結構；設計原則；穩定性

前言

由于鋼結構具有較輕的自重，較高的強度的特點，廣泛應用建筑工程設計。隨著當前重點項目的持續開發以及相關體系的逐步建立和完善，在鋼結構上也有了非常大的發展。但在最初設計鋼結構時因受到種種因素影響，鋼結構設計中存在不少不穩定因素，可能導致意外事故。所以設計人員應充分認識鋼結構的固有缺陷，采取合理的應對方法，避免事故的發生。

1、鋼結構應用于建筑工程中的缺陷分析

在土建工程項目建設中，鋼結構的應用為項目創造了更高的經濟效益，然而回顧鋼結構的長期應用實踐我們發現，鋼結構同樣存在不少缺點：

1.1鋼材性能

主要表現在鋼材耐受能力方面，限于材質問題導致其耐腐蝕性能和耐火性能不高。所以將鋼結構應用于建筑項目設計中往往需要嚴密防護，導致建設成本大大升高。

1.2鋼結構耐熱性能

由于施工過程中如果局部溫度過高依然會影響鋼結構，導致彎曲形變等問題，需要設置隔熱層提供保護。

1.3鋼結構材料強度性能

但從整體上來看一些鋼結構構件強度不足，其大多以薄壁形式出現，整體截面積較小，一旦承受過大負荷則有可能危及構件整體穩定性。

2、建筑鋼結構的穩定性設計

2.1基本原則

為保證結構安全可靠、合理，設計建筑鋼結構時不但要必須滿足設計要求，而且還要遵循某些原則。

2.1.1設計應滿足建筑物的要求，要有足夠的剛性、良好的耐久性、穩定性和強度；

2.1.2結構設計時應該是可能的降低鋼的重量，節省鋼材；盡可能將制造和安裝時間縮短，應盡可能的降低成、易于維護、易于運輸；

2.1.3盡量注意外表的美觀，暴露的結構要符合某些建筑美學的要求。

2.2建筑鋼結構的設計過程

2.2.1收集資料

建筑鋼結構設計過程的前期準備工作是收集有關資料，這些資料包括相關的規范和標準和環境信息，《鋼結構設計規范》-GB50017-2003是目前我國實行的規范和標準，除此之外，我們還需要了解的結構設計的經驗做法，根據以往的程序設計經驗，找到最佳的設計。

2.2.2確定結構體系、柱網

確定建筑鋼結構系統主要考慮兩個方面：即該系統的體系結構的水平和垂直結構。需要考慮橫向系統的建設要求、受力情況、材料的選擇和剛度要求來確定一般相關的部件的縱向系統的具體情況；這些部件如支撐，桁架、汽車制動梁或墻梁等組成。而對于柱網的確定，則需要根據建設的使用要求，建筑外觀、經濟跨度和柱距等方面進行建筑設計，其他的考慮還包括安裝困難與否和跨度的成本。

3、建筑鋼結構的優勢與不足

3.1鋼結構的材料優勢

建筑鋼結構是由熱軋鋼板、鋼或沖壓成型的薄壁型鋼，與建筑材料如混凝土相比，鋼具有很多優點：第一，塑性好、高強度、韌性好，高強度使它適合高加載和高跨距的結構和部件的，而高延展性和高適應性和高韌性很適應動態負載時，不容易因超載而突然失效，鋼還具有良好的能量吸收能力，以及高延展性，而這些能力使這使鋼具有優良的抗震性。

3.2鋼結構在建筑上的應用優勢

在建筑應用中，鋼具有的這些獨有的特點是磚混結構和混凝土結構不具有的。第一，鋼重量輕和延展性良好，因此其有優秀的內部結構，抗震性能也因此很好，因為它的總質量小，相應地震效力也很小，其良好的延展性可以緩解地震效應；第二，鋼結構還可以節省空間，混凝土施工時，管道通過梁，這樣它會占用更多的空間，所以地板到天花板的凈距離明顯減少，如果采用鋼管走在梁腹板的開口管道中，建造的同一層樓的高度，提高鋼的使用可以實現的層間效應凈高。此外，與傳統的結構相比，要建立一個大開間的房子，高強度鋼是可以簡單地實現的，由此可見，鋼結構很適合復雜結構和大跨度的大開間房子。

結束語：

我國建筑業隨著當前經濟的快速發展而表現出快速發展的態勢，其中鋼結構也在現代建筑中得到了大規模的應用。在建筑行業發展的背景下，鋼結構穩定性設計問題成為設計師們普遍關注的問題，我們應著眼于設計環節，本著對國家財產以及民眾生命安全負責的態度，合理設計建筑鋼結構穩定性，提高建筑工程質量。

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作者簡介：

張華杰，男，1995.5，四川，西華大學，本科，土木工程。