建筑工程項目中鋼結構設計中穩定性分析

喻昌

（張掖市建工設計有限責任公司，甘肅張掖 734000）

在時代的發展過程中鋼結構以其自身的穩定性以及較強的硬度營特點在建筑行業內受到廣泛的應用。鋼結構節點相對較低，自身重量與混凝土相比較輕，但是其總體性相對較差，因此現階段建筑企業首要關注的重點問題就是如何提升鋼結構設計的穩定性，為日后建筑工程項目施工提供更有力的保障。

1 鋼結構的穩定性設計特征分析

1.1 全面的實情分析

在實際施工過程中基于建筑使用的安全性因素考慮，設計人員應當對建筑材料的質量、性能以及施工技術等因素進行綜合分析和考慮，全面提高建筑項目的抗震能力以及使用安全性。設計人員應當將預留的多種設計方案進行對比分析，結合建筑項目的實際情況選擇更為恰當和合理的設計方案，最大限度地保障建筑的整體質量。

1.2 鋼結構形式的多樣化

鋼結構形式并不單一，在新時代背景下誕生的輕型鋼結構不僅造型美觀，而且承載力更強，且耗費的剛材料更少，具有較強的韌性和塑性。不同形式和性能的鋼結構所適用的建筑類型存在較大的差別，各有其自身的優勢，因此在設計以及實際施工過程中，設計人員應當結合建筑項目所處區域的環境、地理優勢以及使用要求等因素進行綜合考慮。但是無論選擇哪種類型的鋼結構，必須先保障鋼結構具有較強的穩定性。一般來說，鋼結構的穩定性分為兩種：①局部穩定性；②整體穩定性，單個鋼構件桿件的穩定性無法滿足大型建筑物的施工要求，因此在實際設計工作中，常常將多個單個鋼構件桿件進行組合，提高其承載力和穩定性。確保穩定若干小型鋼桿件組成較小構件，雖然能夠承受來自于建筑物的壓力，逐層細分，也應當在設計之初對其進行綜合考慮，防止在實際使用過程中因某一環節出現問題而影響建筑項目的使用安全性。

1.3 重視局部連接安全

局部連接的安全性與建筑項目的整體穩定性和安全性存在十分密切的聯系，因此，在設計和施工的過程中對鋼結構中的局部部件進行深入分析，采取有效的施工方式將其聯系在一起，保障鋼結構連接位置的穩定性以及安全性，盡可能避免局部部件連接對建筑項目整體質量的影響。因此，在實際施工過程中，施工人員應當對各部件連接部位進行嚴格的安全評價與分析，有效提升鋼結構局部連接的穩定性與安全性。除此之外，施工人員還應當對細節部位的設計進行詳細的記錄，并對施工現場中鋼結構局部連接質量進行嚴格的審核，防止在后期檢驗中出現嚴重的質量問題，盡可能避免二次返工，影響施工單位的經濟效益，有效保障建筑項目后期施工的安全性。

2 建筑施工項目鋼結構設計要點

2.1 布置以及對于材料的選擇

針對高層建筑工程項目若是選擇鋼結構作為主要的施工材料應當對當地的地質、水文以及環境因素等進行深入分析，并結合項目實際情況編制合理的預算，了解對材料的需求。與此同時，在設計高層建筑內部結構的過程中，應當嚴格按照因地制宜的方式進行設計，針對不同的建筑部位采用不同的建筑材料，其結構設計也存在一定的差異性，主要是因為不同建筑部位對于力的需求也不同，如此一來，在滿足建筑工程項目對于力的需求前提下，對鋼結構進行合理的設計[1]。

2.2 估算構件截面

鋼結構設計完成之后，應當對鋼結構截面進行計算，尤其對于建筑項目中尤為重要的部分，如鋼梁在設計時主要選擇焊接H型鋼截面以及槽鋼這幾種類型。鋼結構構件計算主要內容包括以下內容：首先是根據建筑翼緣寬度以及鋼結構截面高度計算板件的厚度，其次是對鋼結構荷載以及支座的構件部位進行計算，仔細計算截面的高度以及翼緣的寬度，最后就是根據上述計算結果合理選擇鋼梁。

2.3 設計構件以及節點

（1）栓接，針對高層鋼結構建筑工程項目，應當根據項目的實際情況選擇強度和硬度等級較高的螺栓作為連接樞紐，并選擇扭剪的螺栓，并增加連接處的摩擦力，保障鋼結構的穩定性[2]。

（2）焊接，鋼結構的焊接尺寸、形狀以及施工等均必須嚴格按照施工標準要求。

（3）連接板，根據項目的承載力和結構確定連接板的厚度，保障焊接的可行性。

（4）梁腹板，細致檢查栓孔位置處的梁腹板截面厚度，并將具有較強承壓能力的螺栓進行正確連接，并確定孔壁的荷載能力。除此之外，在設計鋼結構時，應加強焊接以及螺栓等方面的施工工作。

3 影響鋼結構的穩定性的因素

3.1 分支點的失穩

鋼結構建筑工程項目出現失穩的現象主要是由于在設計時未對分支點結構進行細致的分析，究其根本原因在于直桿軸心與平板受壓面兩部位在調整和改善的過程中發生了問題。

3.2 極值點的失穩

直桿軸心偏心受壓構件的主要材料是鋼材，若是設計不合理超出鋼材受力極值點范圍便會發生失穩現象，影響建筑工程項目的穩定性和工程質量。建筑工程項目在實際施工過程中常常會發生偏心受壓的問題，尤其是在設計對稱結構的建筑物以及設計差異性承載建筑時，除此之外，在實際施工過程中選擇的重量較大的附屬物，都會導致鋼結構設計與建筑施工現場存在較大的出入，在一定程度上影響建筑工程項目的穩定性[3]。

3.3 躍越失穩因素

躍越失穩因素屬于從失穩狀態過渡至另外一種穩定平衡的狀態當中，也就是說躍越失穩因素是上述兩種失穩結構基礎上進而發展得出的結果，導致建筑工程項目整體表現出失穩的問題，對居住者的安全性以及項目質量造成影響。若建筑工程項目一旦出現此種失穩現象，施工單位應當立即采取有效的措施進行應對，確保項目質量符合施工標準方可投入使用。

4 鋼結構的穩定性計算

4.1 靜力設計法

靜力設計方法通常情況下是應用于鋼結構彈性計算系統之內，是計算鋼結構高層建筑項目最大承載力的算法之一。在實施彈性計算法時，必須保障鋼結構彈性計算系統達到一定的力學與結構假定。首先，建筑項目所采用的鋼建筑材料質量應當滿足虎克定律的要求，材料應變以及材料應力兩者之間具備線性關系；其次，計算模型應當與建筑工程項目結構保持一致性，能夠精準反應出建筑項目的實際彈性受力。最后，確保建筑現場各個階段的施工的有序性，避免不科學的施工行為影響實際模型的計算結果。

4.2 塑性設計法

塑性結構原理中明確規定了結構元件的強度以及塑性應當高于標準的載荷設計，并在此基礎上乘以安全系數。塑性設計法實際上主要應用于建筑項目內部結構強度與硬度的分析，將建筑材料結構進入到可塑性之后再將結構內力根據項目實際情況進行相應的調整和分配[4]。在此過程中應當保障材料結構具有較大的可塑性。在設計的過程中，應當對法蘭尺寸與橫截面進行相應的限制。這種設計方法存在一定的缺陷，也就是屬于非線性的，無法真實、準確地反映建筑工程項目結構特點以及采用的大致范圍。

4.3 鋼結構的抗震設計

在建筑工程項目進行鋼結構設計時，應當最大限度地保障鋼結構的簡便性與準確性。在開展鋼結構連接工作時，應當結合項目工程的實際情況進行操作。舉例來說，連接頂框架與屋頂板間時，應當保障屋頂柱與梁柱的穩定性以此提升項目工程的抗震能力，切實保障項目的質量與安全性。除此之外，鋼結構的強度與硬度常常由鋼結構材料的支撐形式以及擺放位置兩方面因素所決定，因此在設計的過程中應當深入考慮這些相關因素，降低外在因素對建筑工程項目質量的影響[5]。

5 結束語

綜上所述，建筑行業在激烈的市場競爭中為了占據較大的生存和發展空間，應當采用先進的施工技術，加強對鋼結構材料的選擇和施工，并利用合理的方式對鋼結構材料進行合理的設計，全面提升建筑工程材料的穩定性與安全性。