淺議建筑鋼結構的穩定性設計

[摘要]進入二十一世紀，我國的建筑施工領域迎來了全面發展的新時期，在經過不斷的技術革新和材料革新之后，目前建筑工程項目中普遍采用鋼結構設計。這類設計最大的優勢為堅固結實，價格低廉，施工簡單；同時受到鋼材自身的物理和化學性質的制約，導致鋼結構的穩定性極不可靠。本文對建筑鋼結構的穩定性進行了深入的分析，通過對鋼結構穩定性設計的研究，希望在節約建筑成本的前提下，提高建筑鋼結構施工的工作效率以及結構的使用與耐久性。

[關鍵詞]建筑鋼結構；穩定性；設計

1、鋼結構穩定性設計分析

鋼結構的穩定性設計需要從以下幾個方面進行逐一落實。首先，應當遵循國家的相關施工建設文件中的條款和要求。其次，還要結合具體的施工項目的施工要求，以及施工場所相對應的水文地理條件、施工條件、環境條件等，最后，結合以上兩個方面進行設計思路的綜合匯總，最終確定出最科學合理的施工建設檔案。

2、鋼結構設計失穩影響因素

2.1結構設計缺乏深度

我國建筑設計相關法令中雖然對建筑設計人員進行了嚴格的界定：建筑設計人員必須為有專業資格的相關經驗。但由于現階段我國大多數設計單位設計能力不足，設計水平遠遠不足，同時，由于大部分單位的建筑鋼結構設計人員都是剛剛畢業的應屆畢業生，這些設計人員在設計過程中由于缺乏相關的實際工程建設經驗，同時單純的死學書本中的知識，并沒有對相關理論知識有一個很好的掌握，書本無法與實際相結合，導致最終的建筑鋼結構設計深度不足，也往往不會深入考慮建筑鋼結構與設計穩定性以及安全性相關問題，這些種種的原因顯然導致他們的設計水平無法達到建筑設計應有的標準，同時，顯而易見的我們可以發現這些設計單位雖然即使可以設計出建筑鋼結構，但是其設計水平是遠遠達不到相應的設計標準的。

2.2剪力調整不均勻

我國的高層建筑結構越來越復雜。尤其是采用了不對稱設計的建筑中含有大量的斜柱結構。相比于傳統的垂直結構，斜柱結構傾角十分明顯，這就需要建筑結構具有更大的剪力。目前的國內建筑設計人員在對鋼結構進行設計工作時，通常會將垂直構件簡化為柱子，將斜柱簡化為斜桿。雖然在一般情況下，這種做法不會對建筑的整體穩定性造成太大影響，但是茌對框架柱剪力進行調整的過程中則會影響到建筑的穩定性。由于建筑物中的斜柱主要起到橫向支撐的作用，但也需要一定程度的豎直荷載作為堅向支撐，所以這一部分荷載就會對剪力的計算造成較大的影響。由此可見，設計人員在對剪力進行調整時一定要充分考慮到豎直方向荷載的影響。依照建筑區域的具體環境，合理調整建筑物的剪力，充分發揮鋼結構的穩定性。

2.3強柱弱梁的設計

根據國家相關規范及標準的要求，在對建筑鋼結構的弱梁進行設計時，需要對其進行彈塑性的分析以及重點計算，因為，在設計過程中應該對鋼結構建筑的柱以及梁之間的整體性進行綜合考慮。通過長期的研究，人們發現合理而安全的鋼結構設計，需要滿足茌面臨無論是強震或是建筑構件承受水平荷載較大的情況下時，建筑鋼結構中的塑性鉸通常情況下是出現在梁上而非出現在建筑鋼結構柱子上，這樣的塑性鉸可以有效保證鋼結構的整體性不至于瞬間被破壞，使得整個建筑的結構具有較強的整體抗壓性，并且更加較為容易的使建筑恢復到初始的形態，對建筑整體有一個較好的保護性，但是現行設計往往對這一點進行了普遍性的忽略，使得建筑鋼結構在后期使用上長期失穩，尤其在抵抗外力作用下時這一點更為明顯，因而，在后期的建筑鋼結構設計中應該對強柱弱梁的設計加以注意。

3、保證鋼結構穩定性的設計

3.1借鑒多種成熟設計經驗

目前，由于技術的發展，現階段的計算機技術也已成為一門較為成熟的技術，因而，在現階段的建筑鋼結構設計中的建筑鋼結構以及建筑平面內的強度還有其建筑整體的穩定性計算，可以通過計算機技術的方法來進行有效的設計與計算分析。通過計算機的方法不僅在一方面大大縮短了設計者的設計周期，提高了工程的設計效率，另一方面，通過計算機對建筑鋼結構進行模擬計算，也大大減少了由于人為計算而產生的計算方面的失誤，從根本上提高了設計的準確度，進一步確保了建筑鋼結構的整體設計的合理與準確性。

3.2完善節點設計

鋼結構設計中的重點內容之一就是節點設計，其從傳力特點出發可分為半剛接、絞接和剛接等，連接方式的不同對結構的影響也有所不同。通常節點設計包括以下幾點：①栓接：對于高層建筑中的鋼結構而言，多將19.0s強度等級的高強螺栓作為結構連接傳力螺栓，并且螺栓基本選用扭剪類型，其中連接型則使用摩擦類型。②焊接：由于焊接的焊縫尺寸及形式具有嚴格規定，因此茌實際焊接中遵守這些規定，保證焊接的科學與準確。③連接板：適當加厚4mm的梁腹板，然后驗算抗剪凈截面。④梁腹板：驗算栓孔位置的腹板抗剪凈截面，并有效連接高強承壓型螺栓，然后驗算局部孔壁的承壓能力。

3.3加強靜力分析和動力分析

（1）靜力法

靜力法指得是靜力平衡方法，主要分析在鋼結構發生微小形變之后的受力情況，結合相關力學數值建立不平衡微分方程，最終得出臨界荷載。

（2）動力法

當結構體系已經處于平衡狀態時，對結構整體施加任何微小的干擾都會使結構整體發生振動，在這種情況下任何振動的加速以及結構的變形都會影響到整體結構的荷載。當荷載值處于最低荷載極限之下時，則變形的方向會與加速度相反。所以，當除去干擾后，所有的運動都會停止，使整體結構達到平衡狀態。臨界狀態的荷載主要為鋼結構的屈曲荷載，獲得屈曲荷載的前提是振動頻率為零。

結語：

近年來隨著世界經濟的快速發展，我國的經濟水平也隨之快速提升。隨著經濟的發展我國各行各業隨之不斷的建設，尤其是我國的建筑行業也在不斷前進，而建筑鋼結構由于其優越性使得其在建筑行業中被大量的應用，但是隨著建筑鋼結構的不斷應用，人們發現建筑鋼結構的穩定性在應用時對建筑鋼結構的應用起著至關重要的作用。