建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點探究

李邱冀

【摘要】如今，高層建筑數量及規模不斷擴張，緩解了城市可開發土地資源供應緊缺的現狀。由于高層建筑自體重量較大，對基礎結構的承載負荷力也提出了更高的標準要求。而采用鋼結構工程設計，可以提升施工效率，壓縮投資成本，增大工程綜合效益。

【關鍵詞】建筑工程;鋼結構設計;穩定性;設計要點

【中圖分類號】TU391

【文獻標識碼】A

隨著我國城市建設水平不斷提升，新建工程數量越來越多。鋼結構在當今建筑領域中的應用愈加廣泛，具有抗震性好、質量輕、工期短和美觀等優勢。特別是在高層建筑領域中，鋼結構也迎來了發展契機。鋼結構在我國的應用時間較短，所以在鋼結構施工圖紙設計中容易出現細節性問題，影響鋼結構整體的穩定性、安全性，為了保證工程建設質量，需要針對鋼結構設計圖紙問題，采取針對性的解決方案，做好監督檢查工作，抓住每個設計細節，從而實現最終的設計目標。

1、鋼結構設計穩定性原則分析

1.1保證結構穩定性的設計原則

由于鋼結構相對特殊，其結構通常非常復雜，因此工藝設計難度也相對較大，當前設計信息技術不斷發展，運用信息技術對鋼結構設計穩定性以及應力分布情況進行檢測的模式較為普及，設計中必須多方面考慮鋼結構的承載效果。要結合建筑施工環境、建筑使用過程中的荷載系數以及水平層面的穩固需求進行綜合分析，同時一定要充分考慮建筑使用區域的抗震系數，確保結構在使用中的抗震能力，由于鋼結構構件，尤其是一些細小構件通常為應力集中的結構，因此必須科學設計提升其穩定性與承載效果，為建筑鋼結構總體使用效果優化提供保障。

1.2針對鋼結構剪力進行協調設計

目前，建筑工程形態愈加復雜，不對稱設計廣泛存在于建筑施工中，其逐漸形成了一種建筑潮流，因此，斜柱使用頻率越來越高，斜柱相較于垂直構件其具有一定的傾斜角度，想要保證建筑物穩定就必須設計一定的剪力。設計師在設計鋼結構具體內容時，通常會為了簡便，將垂直構件表述為柱子，將斜柱表述為斜桿，這種設計方式雖然不會影響建筑物實際穩定性，但若調整剪力容易受到干擾。于斜柱來講，它具有水平受力的功能，但是垂直向也需要荷載，若設計師忽略了垂直向的荷載，則會造成剪力誤差，進而影響建筑工程鋼結構穩定性。基于此，設計師在實際設計環節，結合建筑工程實際狀態，若需要進行剪力設計，必須堅持剪力調整設計原則，針對具體施工狀態靈活調整剪力，進而保障鋼結構穩定性。剪切力在鋼結構使用中相對復雜，設計中要對剪力情況進行綜合分析，并做好應力調整設計。

1.3強柱弱梁設計原則

若鋼結構設計具有實效性，質量較高，則若水平承載過大或者需要強力荷載，塑性鉸會出現在梁上，但若其設計質量較低，其會出現在柱子上。基于強柱弱梁設計原則能夠增強鋼結構抗壓能力，以提高強力下的鋼結構荷載能力，使其能夠快速恢復到正常狀態。目前鋼結構穩定性在設計方面需要對其進行分析與計算，進而保證塑性鉸能夠呈現在梁上。需要構造與計算相一致，在設計時要求計算結構與實際構造相一致，特別是注意鋼結構的抗震效果，要求其性能與建筑工程結構相符。

2、建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點

2.1提高鋼結構設計的可行性

在鋼結構設計中要重點考慮穩定性問題，一旦鋼結構失穩，會造成極大的經濟損失。很多鋼結構失穩事故都是由于設計人員經驗不足，在結構設計中出現了較多薄弱部位。所以要結合鋼結構基本理論，合理展開設計。在選材設計中，不同工程選擇不同材料，在鋼筋結構不是以強度計算控制，而是通過穩定性控制時，一味地提升鋼材牌號只會造成資源浪費。此時選擇低牌號鋼材才更具經濟性。在板厚取值設計中，在鋼梁高度在一定范圍內，相比厚度增加，加寬翼緣更加有效。如Q345鋼在厚度16mm～40mm，鋼材強度f為295N/mm2，鋼材厚度在40mm～63mm，鋼材強度f為290N/mm2，通過規范確定鋼材強度值來看，從36mm板厚跨越到42mm板厚時，f損失過大，得不償失。此外，在設計當中，超長構件拼接位置、柱間支撐節點設計，除了要滿足受力需求，還需要全面考慮吊裝重量、運輸長度，這樣有助于降低鋼結構施工成本。

2.2有效預防鋼結構腐蝕

鋼材料的化學性質活潑，并且在應用于具體的建筑設施后長期與外界環境接觸，導致鋼材料發生緩慢的氧化反應，造成嚴重的鋼結構腐蝕。為了最大程度地避免鋼結構腐蝕，在進行鋼結構設計時就應該充分考慮針對腐蝕的預防措施。在目前的鋼結構設計過程中，要在提升建筑的景觀性基礎上，強化鋼結構的抗腐蝕性能，設計人員需在具體的方案中提出對于鋼結構材料進行噴鋅或噴鋁施工，使鋅、鋁等活潑金屬與空氣發生氧化反應形成的致密氧化物附著于鋼結構表面，將鋼結構與外界環境隔離，從而有效提高鋼結構的防腐性能。但在具體的施工作業過程當中，施工人員在對鋼結構進行噴鋁、噴鋅工作之前，應當在鋼結構表面涂抹電阻大、附著力好的保護材料，避免噴鋅、噴鋁的過程中發生電化反應，對鋼結構造成腐蝕。

2.3動力設計方法

動態方法主要是運用在結構動態穩定性計算當中。若是它因為輕微影響而振動，那么便說明了振動加速與結構變形已反映到結構應力之中。若是靜態靜載荷值很小，那么形變方向與加速度不同，干擾徹底消除之后，運動會不斷變化成為靜態，而且結構平衡狀態會保持穩定狀態。若是穩定性與負載是在基于最大負載條件下發生變化，那么變形方向與加速方向是相統一的，在干擾消除以后，這種移動也會消除。它依舊處在發散狀態，所以結構平衡狀態是處在不穩定狀態，而臨界狀態屬于負荷而且屬于一種結構不穩定的負荷。依照結構振蕩頻率是零的條件進行分析研究。

結語：

總之，在我國建筑行業發展中，結構設計的穩定性與建筑總體使用安全性緊密相關，在針對鋼結構進行設計的過程中，要對其結構應用需求進行全面分析，并通過計算對各節點應力集中情況進行設置，提升鋼結構總體應力穩定效果，為建筑總體結構使用安全提供基礎條件。

參考文獻：

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