建筑工程中鋼結構設計的穩定性原則與設計要點研究

陳 鳳

（合肥工業大學設計院（集團）有限公司，安徽 合肥 230000）

1 穩定性原則

1.1 穩定性設計方式的統一性

鋼結構設計工作，應采取的設計原則為：設計與計算應具有統一性，以此保障構件穩定性，提升鋼結構的整體設計效果。節點連接視角觀之，彎矩位置的力傳遞表現存在差異，差異性表現分別從鋼結構的剛度與柔度兩個視角予以區分。桁架位置的設計工作，應以控制桿件偏心為主。結構穩定性設計工作，對鋼結構細部構造擁有較高設計標準，比如簡支梁結構，設計其抗彎性能時，擁有不動鉸支座的設計規范，此規范用于有效控制位移量，使其在規范平面內完成移動。

1.2 整體穩定性設計

鋼結構的設計工作取決于平面體系，鋼結構穩定性設計工作的具體內容有：桁架、框架。在設計期間，以鋼結構結構穩定性為基礎，盡可能地規避鋼結構發生失穩問題。為此，開展結構整體設計工作具有必要性，從鋼結構的支撐點位落實構件設計工作，保障其整體穩定性。

1.3 結構設計的實用性

結構設計工作，包括單層框架、多層框架兩類結構設計項目，采取的設計原則為：框架柱穩定性計算分析。借助穩定性分析方法，明確框架柱穩定性的所需參數，比如柱長度系數，以此保障設計與計算具有一致性。穩定性分析與計算，包括兩個假定：一框架柱子存在同時失穩的可能性，二柱子失穩的關鍵因素為受力臨界值［1]。結合假定內容，參考框架柱子穩定性設計數值，應對鋼結構臨界值開展計算分析，計算依據為：固定式單一假設、典型的設計分析。

2 設計重點

2.1 荷載

設計鋼結構時，設計工作重點為對稱結構布置，以此有效控制結構發生扭轉問題，保障上下結構具有貫通性，以此提升建筑結構整體剛度的連貫性，提升鋼結構穩定性。設計工作應設定“L”、“T”兩種鋼結構外形，保障鋼結構應用功能得以施展。鋼結構在設計其位置時，盡可能地將鋼結構設計在建筑結構的外圍，以此增強建筑整體性能，使建筑工程具有較高的抗扭曲性能，減少建筑結構發生變形。在結構設計工作中，應采取優化措施，剔除不必要的工作設計環節，提升設計工作效率。設計人員應在工作中，將鋼結構剛度屬性、結構核心性能、幾何設計三項內容保持在相同基準層次，以此增強作業團隊施工建設的規范性，提升鋼結構整體穩定性。

在設計結構扭轉性能時，設計人員應充分考量水平承載力的影響因素。針對穩定性干擾因素，充分考慮強度設計需求與特殊條件。例如，簡支梁結構，在設計其抗彎強度時，結合鉸支座的設計理念，包括位移控制、平面允許轉動兩個方面。

2.2 防火

防火設計工作，主要表現在耐火建材選擇、防火涂料應用兩個方面。在建筑工程建設期間，鋼結構在開展防火設計工作時，應考量的設計因素有：防火等級、防火措施、具體流程等，以此提升結構設計的防火效果。在選擇防火涂料類別時，應以較厚涂料類型為首選，重點選擇質地堅硬的防火板材。在確定防火建材的基礎上，科學選擇鋼結構節點，適當加強節點位置的防火性能，提升建筑工程整體防火效果。在耐火建材選擇期間，應以耐火性鋼材為優選，比如薄型耐火建材。在設計吊頂時，應防火處理壓型板材，科學開展防銹工作。在設計鋼結構防火性能時，應結合防火的設計標準及其等級，規劃多重設計方案，從中選擇具有執行適應性的設計方案，保障建筑工程整體防火性能標準性。

2.3 防腐

鋼材結構發生腐蝕現象有兩種情況：電化學、化學。兩種腐蝕問題，均在不同程度地削弱鋼材性能，使鋼結構強度降低，削弱鋼結構支撐的耐久性。應采取的防腐設計為：在鋼結構表面涂裝防銹漆，以此提升鋼材防腐能力，減少鋼結構發生腐蝕問題，提升其耐久性。涂裝形式有兩種：永久與半永久。綜合考量建筑工程的經濟運行成本、作業的具體規劃等內容，防腐設計工作實施途徑有：保養、維護，綜合確定涂裝形式。在防腐設計工作期間，有序開展市場調查，科學統計在多個地區、各類應用環境中，采取適用性防腐設計，加強鋼材腐蝕情況調查，完善防腐作業方案，使其具有較高的應用性，保障建筑工程有序完成作業任務［2]。

2.4 確定臨界值

在失穩問題中，引出了鋼結構臨界值概念。結合通用計算方法，確定臨界壓力數值，應采取的計算方法有：壓力求解、折減系數。與此同時，開展鋼材質檢工作較為關鍵，有助于保障鋼結構的整體穩定性。在建筑工程作業期間，參照鋼結構的設計需求，分析整體結構性能，精準獲取臨界值。當F=Fn時，鋼結構彎曲性能約等于0，此時應增強鋼結構的穩定性。在計算彈性時，應考量的因素有：結構整體性、其他屬性。具體計算分析流程為：開展二階分析，確定構件柔性；利用疊加原理確定應力分布。

3 結語

綜上所述，建筑工程發展期間，鋼結構的應用與設計工作較為關鍵，在一定程度上影響著建筑工程的整體質量。為此，鋼結構的設計工作應從建筑應用為起點，研究其防腐、防火、負載等方面的設計工作，保障設計工作的科學性與合理性，發揮鋼結構在建筑工程中的應用價值，提升建筑工程建設質量。