建筑鋼結構的穩定性設計方法

孫亮

（河北 張家口 050000）

一、影響建筑鋼結構穩定性的因素分析

（一）鋼結構構件承載強度的影響

鋼結構穩定性受到其構件承載強度的影響，其中也包括構件材料的應力強度、截面面積、截面形狀特征等。整體結構的支撐力與抗扭力性能也十分重要，包括在建模設計中為了對結構進行分析所提的假設、數學模型、邊界條件以及目前技術水平難以在計算中反映的種種因素，所導致的理論值與實際值的差異，都是影響鋼結構穩定性的重要因素，這些在穩定性設計時都是必須考慮的。

（二）軸力和彎矩的耦合效應不能正確反映

目前鋼結構穩定性設計中存在的問題是大跨度結構設計中如何反映軸力和彎矩的耦合效應。一般情況下，大跨度結構設計中取一個穩定安全系數，不一定能真實的反應網殼結構的受力狀態，因此，預張拉結構體系的穩定設計理論還很不完善的狀況下，整體與局部的穩定性之間的相互作用關系也是值得研究的問題。

（三）穩定性理論不完善

對于鋼結構來說，其穩定理論也不是十分完善。通常人們在設計時是從完善的角度思考，很多偶然因素并沒有考慮進去，這往往對其穩定性容易造成嚴重的影響。在實際工程施工中，因為大部分局限于結構參數的不確定性，會引起結構響應的顯著差異，所以，鋼結構穩定性設計應著眼于考慮隨機參數的結構極值失穩、干擾型屈曲、跳躍型失穩問題的研究，才能確保鋼結構應用順利進行。

二、建筑鋼結構穩定性設計的相關方法

（一）建筑鋼結構穩定性設計應遵循的原則

在進行鋼結構設計的過程中，要綜合考慮建筑的實際情況、以及在其使用過程中的一些具體的要求，以最大限度的確保所設計的鋼結構可以很好的符合標準。在進行設計的過程中，應當滿足穩定性和強度的前提下，最大可能的減少鋼材的使用量。通過減少材料使用量而減少結構自重，從而達到在出現較大負荷的情況下，鋼結構具備良好承載能力的目的。在開展施工的過程中，應當最大限度的減少不必要的安裝實踐和制造實踐，以便可以更好的運輸和維護鋼結構，使得總的成本能夠有效的降低。除此之外，所設計的鋼結構還應該具備一定的審美價值。

（二）設計方法

1.綜合考量

在布置建筑鋼結構的形式時，需要綜合考量鋼結構中不同組成部分所需求的穩定性、以及建筑整體穩定性能等多項內容。目前在我國設計鋼結構的穩定形式時，通常將平面體系范圍作為設計的出發點，例如框架結構。所以在計算鋼結構平面穩定的設計值時，應確保其與計算結構構件布置的方法相同，例如在計算前者時，應考慮到是否增加計算支撐構件受力強度等。

2.計算方法

實際計算時的計算方法所依據的穩定設計簡圖、應與計算實體結構穩定性所依據的簡圖保持一致。在一般情況下，分析框架所具有的穩定性水平以及分析框架結構的工作都比較粗糙，部分建筑工程甚至不進行該項工作，僅僅是計算框架柱設計時的穩定值。因為計算桿件穩定值時所依據的模型，均為假設模型或簡化模型，所以為了確保計算鋼結構的穩定值符合要求，則應使計算方法所依據的穩定設計簡圖與計算結構穩定性水平所依據的簡圖保持相同。

3.鋼結構住宅的平面布置要對稱與規則

在設計住宅的鋼結構時，應注意鋼結構類型的住宅分為多層住宅與低層住宅兩種，別墅為低層住宅，而公寓則為多層住宅。相關標準中提出，鋼結構類型的住宅宜控制在12層以下，以滿足抗壓以及抗震要求。鋼結構構件的布置形式直接影響著建成后建筑的抗震性能，所以在布置鋼結構平面時，力求做到對稱、規則布置，受力傳遞明確，避免在出現地震時，遭到較大的破壞。

4.應用計算機做輔助工具

當前，計算機設計軟件技術得到了較快的發展，因此，可以在設計鋼結構時，應用計算機作為輔助工具，并在計算機的幫助下完成整體穩定以及平面構件強度的計算；設計人員則只需計算結構的穩定性以及結構強度，考慮合理的結構布置及支撐設置。因此計算機的介入使得穩定性設計過程變得相對方便，工作效率也得以提高。

5.加固方法

目前，根據實際經驗，鋼結構穩定性加固的設計方式可以從改變結構計算圖形、調整荷載分布形式、加大結構截面以及連接強度等幾個方面著手，進一步的保證鋼結構施工的穩定進行。

通常我們所說的改變鋼結構計算圖形的加固方法就是利用荷載分布狀況、邊界條件等，通過增設附加桿件和支撐點，對其施加預應力，而進一步的保證其穩定性的方式。這種方式要考慮到空間協調因素的應用，增加支撐點形成一定的空間結構，通過提高剛度和承載力的方式提高其穩定性，使之能承受大部分水平力，以減輕其它柱列的負荷，并在塔架等結構中設置拉桿或適度張緊的拉索以加強結構的剛度。

在設計中還可以采用對受彎桿件改變其界面內力的方式對鋼結構進行穩定加固。例如變鉸接為剛結，增加中間支座或將簡支結構端部連接成為連續結構，調整連續結構的支座位置等。特別需要注意的是采用加大截面加固鋼構件時，所選截面形式應有利于加固技術，并要求考慮已有缺陷和損傷等狀況。