建筑鋼結構設計中穩定性的設計方法研究

王 珂 李 勇

（東冶工程技術有限公司，遼寧 大連 116085）

隨著我國社會經濟的發展和城市化進程的加快，越來越多的建筑工程項目投入建設，在進行工程項目建設施工的過程中，普遍的都會應用到鋼結構來進行施工設計。當前，建筑結構設計人員更加關注對鋼結構建筑的穩定性設計，目的就是為了延長鋼結構建筑的使用壽命，保證鋼結構在受到外力干擾的情況下能夠通過結構設計優勢使其快速的恢復到最初的平衡狀態，保持受力平衡，不會發生結構形變，出現失穩情況。［1]要增強建筑鋼結構的穩定性，就要從受力分析、連接設計以及材料性能優化等幾方面入手探討鋼結構穩定性設計的方法，進一步優化鋼結構工程設計方案。

1 建筑鋼結構的應用優勢分析

1.1 抗震性能優越

之所以當前建筑鋼結構得到廣泛的應用，就在于建筑鋼結構具有諸多傳統建筑結構無可比擬的優勢。首先就是建筑鋼結構的抗震性能十分優越。鋼結構的建筑材料具有較高的強度和硬度，同時又具有較強的柔韌性和延展性，能夠滿足多種建筑結構設計的需求，在遭遇地震或其他外部沖擊時，鋼結構能夠起到一定的緩沖作用，不至于瞬間被壓垮，從而提升了建筑工程的質量及安全性能。

1.2 精確度與可塑性較高

建筑鋼結構的第二大優點就是鋼結構具有較高的精確度與可塑性。一般來說，建筑鋼結構相比于傳統的鋼筋混凝土結構其建筑靈活性較強，能夠用高精度的搭建方法來完成復雜的結構設計。［2]除此之外，由于鋼結構可塑性較強，更加適合當前的大型建筑工程，因其應力幅度具有一定的彈性，能夠更為科學的進行建筑結構受力分析，這樣在進行大跨度結構設計時，能夠有效的增強建筑的穩定性。

1.3 施工過程簡單

建筑鋼結構設計的第三大優點就是施工流程被大大簡化，能夠提升工程建設效率。建筑鋼結構的用料較為簡單，大多都是由鋼板、熱軋型鋼材等為材料進行制作的，其制作原材料種類單一，并且制作技術和工藝也不復雜，大大降低了建筑工程施工成本，同時在安裝的過程中也只需要按照結構設計進行焊接和加固即可，大大縮短了施工建設周期。除此之外鋼材料的可回收利用率高，還具有節能，減排與低碳環保的優勢，更加符合現代綠色建筑設計的要求。

2 建筑鋼結構設計中穩定性的設計方法

2.1 做好整體穩定性受力分析

建筑鋼結構具有一定的優勢，但同時也不可忽視鋼結構本身穩定性較差的劣勢，要增強建筑鋼結構設計的穩定性，關鍵就在于做好整體受力分析。首先是工程設計人員一定要結合工程施工特點，針對具體施工環節的不同設計要求來進行穩定性分析，而不是單純的局限于結構設計思路，在結構設計上無論是哪一部分都盡可能的采取對稱性的設計方法，保證受力平衡。［3]其次是要強化對建筑鋼結構的靜力分析和動力分析。靜力分析主要就是指平衡受力分析，在進行鋼結構設計時，通過施加外力使之發生微小形變，在受力分析的基礎上建立平衡微分方程式，通過計算來得出水平方向的受力臨界值。動力分析則是指垂直方向的受力分析，同樣的在進行鋼結構設計時，通過施加外力使其出現垂直方向的震動，觀察振動速度與變形的發生情況，通過計算后得出垂直方向的受力臨界值。借助于受力分析能夠優化和調整結構設計方案，從而增強鋼結構穩定性。

2.2 強化鋼結構的連接點設計

對建筑鋼結構進行穩定性設計，還必須要強化鋼結構的連接點設計。在以往的鋼結構連接點設計上，設計人員往往會將柱梁連接簡化為剛性連接，使得對于梁祝連接的剛度估值過高，也就使得穩定性分析的理論值大于實際值。為了改善這一現狀，就要做好連接點設計。這就要求設計人員必須要結合施工實際情況，了解鋼結構連接加固的主要目的，通過受力分析以及構造分析選擇最合適的固件連接方式，確定不同的連接節點在保障鋼結構穩定性的前提下逐一的進行加固。

2.3 應用復合材料進鋼材料加固設計

在對建筑鋼結構進行穩定性設計時，必須要考慮到鋼結構材料本身的缺陷問題。在進行鋼材料加工與制作的過程中，所使用到的原料質量、配比不同也就導致生產的鋼材強度和硬度不一，本身就存在普通鋼材和高精度鋼材這樣的差異。另外由于鋼材料自身的耐熱性以及抗腐蝕性較弱，在使用的過程中很容易出現腐蝕而導致結構失穩。為了改善這一情況，就要在鋼結構設計的過程中通過相應的復合材料來對鋼材表面進行加固處理。目前普遍應用纖維增強復合材料來進行剛才表面的處理，［4]纖維增強復合材料能夠彌補鋼材料本身耐熱性以及耐腐蝕性較差的弱點，同時還能夠分擔鋼結構所承受的部分荷載力，從而減少構件應力。除此之外由于纖維增強復合材料使用成本較低，方便后期進行修復和二次加固，能夠極大的延長建筑鋼結構的使用壽命。

3 結語

綜上所述，要增強建筑鋼結構的穩定性，就要把握好穩定性設計的要點，解決建筑鋼結構設計中存在的問題及缺陷，不斷提高鋼結構設計的專業性與科學性，進一步推動建筑鋼結構的應用與普及。