建筑鋼結構設計的穩定性設計要點

錢琨

【摘要】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。因而，本文在這一基礎上，對建筑鋼結構的穩定性進行了深入的分析，通過對鋼結構穩定型設計的研究，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；設計要點

在經濟的不斷發展的背景下，城市化的也快速推進，從而帶動了建筑行業的進步，鋼結構作為當前建筑工程常見的結構形式之一，通過科學的設計，鋼結構建筑可以具有極強的抗震能力以及承載能力。所以，在建筑行業中，鋼結構已得到了廣泛運用。但是由于我國的鋼結構設計行業發展起步較晚，有些設計理論還不夠成熟，常常會出現一些不可預料的問題，影響到鋼結構建筑最終的穩定性以及安全性。為了使建筑工程的穩定性得到保證，需要在設計之前了解結構設計的基本原則，這樣一來，對完成之后的設計也起到了重要作用，為了使建筑工程的穩定性得到保證，需要在設計之前了解結構設計的基本原則，這樣一來，對完成之后的設計也起到了重要作用。

1、鋼結構穩定性設計

強度和穩定是有明顯區別的兩個概念，強度指的是結構或單個構件處于平衡狀態下，由于受到荷載的作用而引起最大應力，是否在建筑材料的極限強度之內，由此可知強度屬于應力問題的范疇。從極限強度的取值看受到材料特性的影響，即材料特性不同，極限強度各異。而穩定則于強度不同，要從外部荷載與結構入手，找出內部抵抗力之間不穩定的平衡狀態，也就是說發生急劇的變形時，需要采取有效的方式使其水這種狀態中脫離開來，由此可知穩定屬于變形問題，以軸壓柱為例，如果處于失穩狀態，由于柱的側向撓度作用，導致柱中增加了附加彎矩，受到此原因的影響，柱子的破壞荷載與軸壓強度相比，前者低于后者，由此可知失穩是柱子被破壞的根本原因。對于鋼結構失穩加以分析，并劃分其類別，一是平衡分岔穩定問題，在業內也稱之為分支點失穩，二是無平衡分岔的穩定問題，也稱之為極值點失穩。除此之外還有跳躍失穩，與上兩種類型截然不同，是在失去平衡之后跳躍到另一種穩定平衡狀態中。

2、鋼結構穩定性設計的原則

在對鋼結構進行布置時，需要以整個體系為目標，要把組成部分對于穩定性的要求放在首要位置上予以充分考慮，從目前的情況看，鋼結構多是以平面體系為基礎進行設計的，比較典型的實例如桁架和框架。需要注意的是平面結構構件需要進行平面穩定性計算，所獲取的結果與結構布置要保持一致。鋼結構在進行細部構造設計和構件時，需要進行穩定計算并保持一致，這是鋼結構設計中不可忽略的重要問題。傳遞彎矩、不傳遞彎矩節點問題是關鍵環節，在處理連接的問題時，必須要保證剛度和韌度達到一定的要求，從桁架節點方面看，要減少桿件偏心的情況發生。以簡支梁為例，從抗彎強度的層面看，不動鉸支座的要求并不高，能達到阻止位移即可，在平面內還能夠處于轉動狀態。但是如果遇到解決梁整體穩定的情況時，要求會隨之提高，除了上述要求外，支座還具備阻止梁繞縱軸扭轉的功能，梁可以在平面內轉動，梁端截面處于可自由翹曲狀態，與穩定分析的邊界條件相吻合。

3、鋼結構穩定性設計的要點

3.1增強對總體穩定性分析

為了更好地適應現階段我國的建設需求，大力加強建筑鋼結構的穩定分析，這就要求我們在實際設計過程中，不要局限于單一的結構設計思路上來，要將建筑鋼結構設計與施工進行充分有效結合。由于每個建筑設計要求的不同，其在結構設計過程中也存在著很多的不同，但總體而言，為了增強建筑的整體穩定性，在設計中應該盡量選擇技術較為成熟的對稱性結構設計。除此之外，在設計過程中，為了保證建筑的穩定性，要對建筑包括抗震系數、水平荷載系數等在內的多種設計指標進行綜合考慮，反復校驗，在進行多項比較后，確定合格適用的建筑鋼結構設計方案。

3.2加強靜力分析以及動力分析

對建筑剛結構的穩定分析可以分為靜力分析以及動力分析這兩大方面，因而，在對建筑鋼結構的實際設計過程中，應該充分考慮到工程的實際狀況，通過對靜力分析以及動力分析的綜合考慮，全面有效的對鋼結構的穩定性進行有效地保障。靜力分析是靜力平衡法的簡稱，通過將受到微小形變后的鋼結構受力進行分析，而后建立平衡微分方程，通過綜合計算得出最終的臨界載荷。而動力分析法的設計原理在于當建筑鋼結構體系維持在平衡轉臺下，一旦誰對建筑施加微笑的干擾以后，建筑鋼結構體系就會立即出現震動，在這種震動狀況下，建筑鋼結構的變形以及振動的相關加速度均會與建筑剛結構的荷載有著密切的關系，一旦當結構受到的荷載低于結構穩定的極限荷載值時，由于加速度與變形的方向相反，因而，最終當干擾消失后，建筑鋼結構由運動變為靜止后，建筑鋼結構再次恢復靜止，通過利用這種原理進行計算與設計后，隨即可以得出臨界載荷。

3.3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，均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。

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