探索建筑工程鋼結構的穩定性設計策略

呂連君

摘 要：隨著全球科學技術的飛速發展、經濟水平的持續上漲，建筑產業面臨著新的機遇與挑戰，我國國內的建筑工程項目日漸增多，如何確保并穩步提升各地建筑工程項目的質量與安全、優化建筑工程設計規劃方案，成為建筑工程設計單位、有關設計人員面臨的現實問題。下文中，筆者將從建筑工程結構設計的角度，結合參加工程項目設計的工作實踐經驗，分析優化鋼結構穩定性設計的方法策略，以期為建筑工程項目爭取更多的利潤收益，保證城市居民的人身安全與財產安全。

關鍵詞：建筑工程項目；設計策略；鋼結構穩定性

經過針對國內當前各地建筑工程項目的設計情況調查與分析、總結，筆者發現，數量眾多的建筑工項目在結構設計上采用了鋼結構設計模式，一方面有效提升了建筑工程的結構穩定性，另一方面也隨著產生諸多問題亟待解決。我們將結合國內現階段的建筑工程項目鋼結構設計的現實情況，分析并探討鋼結構設計過程中應當注意的重點事項與影響要素，提出增強建筑工程項目鋼結構設計穩定性的策略方法，在經濟條件允許的范圍內，最大可能提升、確保建筑工程的結構穩定性和施工質量。

1 建筑工程項目的鋼結構穩定性設計綜述

1.1 鋼結構設計要確保各個層面的穩定性

鋼結構最明顯特性是其機能出色，然而這個特性使其出色的同時也決定了其前期的工程設計是很繁雜的，設計者不但要很專業的數據整理，而且要對鋼結構的各個工藝標準進行嚴厲的查驗，必須在每個方面達到標準后才可以把質量過關的鋼結構投產到施工和使用中。由于鋼結構有關的技術數據很多，其中包含結構的阻尼比、水平載荷系數、抗震強度等等，下面以水平載荷系數作為例子來分析，建筑必須處在十分良好的狀況下水平載荷系數才是零，然而在實際的環境中是很難達到的，風載荷都會在不同的水準上對水平方向上的建筑穩定性產生作用，由于這些現實情況，設計者需要依據本地的實質環境狀況來設計水平載荷系數，最后防止建筑由于穩定性的因素造成的破壞。

1.2 鋼結構設計要注重剪力調整問題

剪力調整問題也是鋼結構穩定性設計過程當中需要高度關注和重視的一個問題，這主要是因為隨著我們國家經濟水平和技術水平的持續提高，建筑樓層越來越高，建筑形式也越來越復雜，斜柱或者是不對稱結構等異形結構出現的頻率非常之高，這無疑對建筑穩定性設計提出了更高的要求。目前為止，我們國家在進行建筑設計時多采用簡化的方式來進行處理，如豎向構件簡化為柱子，斜構件簡化成斜桿等，通常情況下這樣一種簡化并不會產生太大的問題，但是在進行框架柱剪力調整時就會有非常嚴重的影響，這主要是由斜撐的特點和作用來決定的，斜撐主要還是用作水平方向的支撐，但仍然需要承受豎向上一定的載荷，這樣一部分載荷產生的剪力是不能夠忽略的，因此，剪力調整問題的良好處理將在相當大程度上提升鋼結構設計的穩定程度。

1.3 鋼結構設計要實施強柱弱梁的設計

強柱弱梁注重的是建筑設計中柱、梁的整體性問題，這是由于鋼結構在面臨很大的載荷時需要塑性鉸出現在梁上而不是柱子上，這樣才可以確保鋼結構整體在使用過程當中不會產生瞬間損壞，并且在經過一定的外力作用后還能夠在很短的時間內快速恢復原始形態。國家的標準對于這些方面有比較明了的規則和條件，強柱弱梁的設計必須對其彈塑性 進行計算和分析，只有滿足以上要求時才能夠認為其合格可用。

2 建筑工程項目鋼結構穩定性設計的注意事項

鋼結構穩定性設計原則的提出實際上就是基于鋼結構穩定性設計的具體特點，因此下文中進一步探究鋼結構穩定性設計的特點，具體包括3個方面：一是整體剛度與鋼結構失穩之間的關系，這兩者之間的關系十分密切，鋼結構剛度好壞直接由其整體構成來決定，正是因為這樣，鋼結構穩定性就成為了鋼結構的重要問題。二是鋼結構的整體穩定性問題，上文當中已經明確指出，無論是鋼結構整體還是鋼結構的組成部分，其性能都會對鋼結構整體穩定性產生較大影響，因此在實際建設過程當中，在對鋼結構穩定性問題進行處理時，就要把握整體觀念，并于此同時關注結構內部各個層面的狀況，如發現鋼結構內部出現細小形變，就要考慮到這非常有可能對鋼結構的整體內力分布帶來影響，最終影響整體的承載能力。三是鋼結構穩定具有相關性的問題，同樣是需要設計師予以一定關注的。

3 建筑工程項目鋼結構穩定性設計的方法策略

我們所說的建筑工程項目鋼結構穩定性設計，應當首先建立在工程項目的現實情況基礎之上，根據現場實地情況，精準分析建筑工程的結構受力情況、計算負重載荷數值，對建筑工程可能產生的結構變形、沉降問題一一作出分析與評估，然后依據調查情況與計算數據，選擇應對的結構穩定性設計策略。

通常情況下，我們應用兩種結構穩定性設計策略，一種是動力穩定性設計策略，另一種是靜力穩定性設計策略。前者的設計思路為，當判斷到建筑工程項目的結構處于平衡狀況，如果在外力、加速度的影響下，建筑工程的平衡結構將遭受破壞，因此為了降低外部因素對于結構穩定性的干擾，應當設定好建筑結構的承重載荷數值，使其處于可變化的合理范圍內。后者的設計思路為，建筑工程結構的穩定性已經遭受外力破壞，建筑結構處于非平衡狀況，設計人員應當采用結構受力分析、微分方程平衡計算的設計策略，幫助建筑結構重新恢復到平衡狀況，提升結構穩定性。

綜上所述，針對我國建筑工程項目鋼結構穩定性設計的方案進行分析與總結，筆者認為，為了有效提升建筑工程的穩定性，有關設計單位與設計工作者應當從現實情況出發，降低外部因素對建筑結構穩定性的影響與破壞，分析并研究各國、我國關于建筑工程項目鋼結構穩定性的設計案例，確保結構穩定性測算數值的精確性，結合不同類型工程項目的現實情況，尋找并制定提升建筑機構穩定性、恢復建筑工程鋼結構平衡狀態的最佳設計方法，從而穩步提升建筑工程項目的施工質量。

參考文獻

[1]王多祥，靳同良.鋼結構設計中穩定性分析探討[J].甘肅冶金，2014，（3）：142-144.

[2]彭駿，楊海明.解析影響鋼結構穩定性設計的一些因素[J].中華民居（下旬刊），2014，（1）：59，61.

[3]陳波，周紅蓮.建筑鋼結構主體穩定性設計分析[J].中國新技術新產品，2013，（12）：190-191.

（作者單位：大連港口設計研究院有限公司）