建筑工程中鋼結構設計的穩定性研究及設計要點

蔡濤濤

常州德茂自動化科技有限公司

建筑工程中鋼結構設計的穩定性研究及設計要點

蔡濤濤

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近年來，建筑行業呈現出蓬勃的發展趨勢，建筑規模與數量與過去相比已經不能同日而語。建筑工程的質量與使用壽命也逐漸受到各方面的廣泛關注。鋼結構的應用能夠保證工程的進度與結構性能，受到行業人士的青睞。但是，由于其對于保證工程整體穩定性的重要作用，若質量不完善也會給工程造成顯著的影響，對其設計的穩定性與設計要點進行分析具有一定的必要性。

建筑工程；鋼結構設計；穩定性；設計要點

本文首先對鋼結構進行概述，然后對鋼結構設計的穩定性進行分析，指出其計算方式與存在的有關問題，以便設計方案具有一定的科學性與針對性，保證鋼結構具有合格的穩定性，使整體建筑結構得到進一步優化，保證建筑工程的質量安全。

1.鋼結構概述

鋼結構，顧名思義，主要成為為鋼材，是建筑結構中應用比較廣泛的類型。在對其進行運用的實際施工中，由于鋼材整體上剛性、強度、變形能力具有明顯優勢，所以在超重型、大跨度建筑中有著比較普遍的應用。鋼結構工作原理與工程力學相契合，材料具有較高的韌性，在變形中對動力荷載具有一定的承受能力。在建筑工程中應用鋼結構作為建筑結構能夠有效為工程進度、工程質量、工程效率提供有力保障。另外，鋼結構能夠使機械化程度較高的生產項目更加密閉與精確。

2.建筑工程中鋼結構設計的穩定性

2.1 穩定性的計算方式

現階段對穩定性進行的計算方式為軸心壓桿方式，使用臨界壓力求解與折減系數。在計算過程中，能夠利用歐拉公式對臨界壓力進行推導與演算，將結果運用在對穩定性進行的計算之中。另外，將鋼結構的穩定性特點作為依據對穩定性進行深入分析。限制穩定性的原因很多，重點表現為杠桿與杠桿之間是否能夠達到穩定性要求。鋼結構是由眾多杠桿組成的，若其中某個杠桿出現超出正常范圍的變形或者穩定性失常等現象，與這個杠桿進行剛性連接的杠桿穩定性就會被影響。

在對鋼結構彈性穩定性進行計算時，不僅需要對上文中提到的分析特點加強重視，還要考慮到其它的影響因素。包括：鋼結構中的柔性構建。柔性構件容易發生形變，對整體的穩定性影響已經達到不能忽視的程度；不能使用用力迭加方式，該方式與鋼結構相關性特點背道而馳，很大程度上影響計算結果。

2.2 穩定性的分析方式

2.2.1 靜力法。該種方式的應用原理是與已經出現細小形變的結構的受力條件進行結合，將這些受力條件作為依據進行相對平衡的微分方程的建立。然后使用該方程進行變形構件受力臨界相關負荷的精確計算。

2.2.2 動力法。鋼結構整體處于穩定狀態時，如果被外界干擾，會引起整個體系的振動，這種情況下使用該種方式能夠進行準確分析。鋼結構承受的荷載能夠顯著影響其整體的穩定性，當鋼結構受到外力作用發生形變或者振動速度加快時這種影響尤為明顯。如果鋼結構的荷載數值比極限值低時，加速度方向就會不同于鋼結構變形方向。

2.2.3 能量法。該種方式適用于鋼結構已經具備使形變發生的有關受力條件情況。在鋼結構整體狀態相對平衡時能夠得出鋼結構總體勢能。

3.建筑工程中鋼結構設計要點

3.1 荷載設計

在設計過程中，要將對稱結構作為主要結構，盡量保證結構不發生扭轉，為剛度連貫性并且保持穩定的變化提供保障。將鋼結構設計為L、T兩種形態能夠將鋼結構作用發揮出來；將鋼結構布置在結構外圍，能夠在很大程度上提升整體結構抵抗扭曲與變形的能力。為了保證鋼結構具有良好的穩定性，施工人員應該嚴格遵照設計規范開展工作；在扭轉上，設計師要重視影響水平承載力的多種問題。

3.2 防火設計

即為選用耐火的材料與防火涂料。在實際工程中，防火設計的依據為項目的防火等級、種類、具體情況。選用防火涂料的要求為：厚度達標、黏結強度大于0.05兆帕斯卡。另外在其外部需要涂抹硬度較強的防火材料。在鋼結構節點位置進行防火材料的填涂，能夠提高該位置防火性能，保證整體防火系數。對于鋼材的選擇，要使用耐火型材料。若不能達到防火標準，能夠使用薄型耐火材料。進行吊頂設計時，要對壓型板材進行防火、防銹處理。

3.3 防腐設計

包括電化學、化學腐蝕兩種類型。腐蝕會造成鋼材強度降低，使用周期縮短。所以，在進行鋼結構的設計中，防腐工作是不能忽略的重要環節。一般情況下，采用在鋼材表層涂抹防銹漆的方式，能夠在一定程度上保護鋼材免受腐蝕。為了保證工程的經濟效益與施工進度，在進行防腐設計時應該對保養、后期維修保護等情況進行分析，選擇合適的涂裝方式。在設計中應該對鋼材的腐蝕等級進行充分市場調查，根據工程所處地域與實際情況，制定科學、適用的防腐措施，保證工程的使用壽命與性能。

3.4 穩定性設計

為了保證建筑工程具有良好的穩定性，需要進一步加強鋼材質量的檢查與測試。在實際工作中，將設計方案作為參考，分析鋼結構整體的框架，對臨界值進行確定。在對彈性穩定進行計算的過程中，需要重視結構的整體性與其它特點。例如二階分析，該種分析對于柔性構件而言，具有十分重要的作用，由于柔性構件容易受力產生形變，對結構內力的影響比較大，再如迭加原理，只能在應力問題上應用，不適用于彈性計算。

4.結語

建筑行業與建筑技術的發展，使得鋼結構的應用優勢已經被廣泛認可。為了保證其作用的發揮，需要嚴格設計要點進行相關工作。在設計中，對工程實際情況進行充分分析，采用科學實用的計算與分析方式，保證鋼結構質量。在進行鋼結構設計方案的確定時，要依照相關工程標準與工程所處的區域環境特點對鋼結構設計中的相關要點進行充分研究，保護設計方案與工程要求相適應。

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