淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方法

肖旭

摘要：建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，使得施工手段越發(fā)豐富多元化，與此同時(shí)建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)處理方式逐漸增多。鋼結(jié)構(gòu)施工處理作為一種較為常見(jiàn)的類型，其在實(shí)際應(yīng)用中不僅提升了建筑項(xiàng)目的整體質(zhì)量，并且契合了環(huán)保理念，具有較為廣闊的發(fā)展前景。然而，驚喜與難題一同到來(lái)，雖然鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用價(jià)值較高，但是在設(shè)計(jì)中如果無(wú)法確保方案合理，將產(chǎn)生各種安全隱患，對(duì)建筑造成惡劣的影響。故此，強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：建筑;鋼結(jié)構(gòu);工程設(shè)計(jì);注意事項(xiàng)

1 引言

我國(guó)當(dāng)前的建筑行業(yè)不斷的發(fā)展進(jìn)步，應(yīng)用到的建筑施工手段也不斷的創(chuàng)新，在建筑工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)處理方面所使用的施工技術(shù)也越來(lái)越豐富。鋼結(jié)構(gòu)逐漸成為現(xiàn)代建筑的普遍使用型式，充分地表現(xiàn)出了其比較實(shí)用的使用價(jià)值。對(duì)于建筑鋼結(jié)構(gòu)工程施工的有效保障，前期的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要，設(shè)計(jì)方案要做到合理可靠、安全性高，對(duì)建筑施工細(xì)節(jié)要做到盡善盡美，排除一切建筑安全隱患，提高建筑的綜合使用價(jià)值。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)要具有高標(biāo)準(zhǔn)的精確性和規(guī)范性。

2 概述建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的幾種方法

2.1 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)法

對(duì)于建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，采取極限狀態(tài)法進(jìn)行設(shè)計(jì)處理是比較常用的設(shè)計(jì)方法。主要的理念是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行極限承載狀態(tài)分析，測(cè)試其能夠負(fù)荷的基本標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)結(jié)果來(lái)進(jìn)行處理方式和措施的協(xié)調(diào)，使設(shè)計(jì)能夠具備足夠的整體穩(wěn)定性能。在以前的一些建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理中，設(shè)計(jì)師往往只對(duì)單個(gè)部分的安全進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)缺乏整體的穩(wěn)定性，很容易在鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過(guò)程中發(fā)生建筑安全事故。所以，針對(duì)這種情況的時(shí)有發(fā)生，設(shè)計(jì)師采用了極限狀態(tài)法進(jìn)行整體設(shè)計(jì)優(yōu)化，使整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程的穩(wěn)定性得到了保證，提高了施工和使用過(guò)程中的安全保證。另外應(yīng)用極限狀態(tài)法還能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)材料中的塑性變形問(wèn)題和超壓發(fā)生斷裂的問(wèn)題起到控制規(guī)避的作用，避免了施工后期出現(xiàn)超出材料載重能力發(fā)生事故的情況，有效的提高了整體安全效果。

2.2 關(guān)于容許應(yīng)力法

容許應(yīng)力法是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定值法中的一種，主要以結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)力小于結(jié)構(gòu)構(gòu)建設(shè)計(jì)規(guī)定容許應(yīng)力為原則。結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算應(yīng)力應(yīng)該以標(biāo)準(zhǔn)荷載為依據(jù)，按照一階彈性理論進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)以去材料大于1的安全系數(shù)極限應(yīng)力來(lái)確定。容許應(yīng)力存在的缺點(diǎn)有：其一，無(wú)法全面考量結(jié)構(gòu)幾何的非線性影響;其二，因容許應(yīng)力以單一安全系數(shù)為基礎(chǔ)，無(wú)法合理反映出荷載變異與抗力獨(dú)立性。

2.3 塑形設(shè)計(jì)法

在對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，塑性設(shè)計(jì)法也是其中一種較為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方法。相對(duì)于容許應(yīng)力法而言，能夠有效減少材料消耗，對(duì)其工程造價(jià)進(jìn)行嚴(yán)格控制，進(jìn)而確保建筑結(jié)構(gòu)具有更為直觀的安全度。在開展具體工作過(guò)程中，需要詳細(xì)分析鋼結(jié)構(gòu)材料的相關(guān)構(gòu)成單元，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和塑性效果進(jìn)行更高程度的保障，避免結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)斷裂或缺損等不良現(xiàn)象。

2.4 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的半概率法

隨著工程技術(shù)的不斷研發(fā)和應(yīng)用，定值法逐漸地演變成為半概率設(shè)計(jì)法。進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)時(shí)鋼結(jié)構(gòu)工程建材的荷載強(qiáng)度和材料韌性強(qiáng)度的不確定性，可采用概率法確定取值。但是在應(yīng)用中沒(méi)有將鋼結(jié)構(gòu)的可用性和穩(wěn)固性概率聯(lián)系起來(lái)，所以我們稱其為半概率法。其設(shè)計(jì)表達(dá)可以結(jié)合容許應(yīng)力法的設(shè)計(jì)方式，不過(guò)安全性系數(shù)數(shù)值是要靠多系數(shù)分析才能得出結(jié)果。

3 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的事項(xiàng)

3.1 加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的適宜性

在設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該高度重視鋼結(jié)構(gòu)的適宜性，確保設(shè)計(jì)好的鋼結(jié)構(gòu)可以在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行科學(xué)布置，并保證鋼結(jié)構(gòu)能夠滿足建筑物的實(shí)際需求。故此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在設(shè)計(jì)前期親自到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面勘察，確保設(shè)計(jì)工作更加科學(xué)化、實(shí)用化。

3.2 強(qiáng)化穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

在建筑施工過(guò)程中設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)工程時(shí)，需要進(jìn)一步分析其穩(wěn)定性特點(diǎn)。在開展具體工作時(shí)，首先需要分析整體工程穩(wěn)定性，如果要確保鋼結(jié)構(gòu)具有更高的穩(wěn)定性，相關(guān)工作人員必須從結(jié)構(gòu)整體珍惜穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析。其次，就鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和整體剛度而言，需要科學(xué)應(yīng)用臨界壓力求解法和折減系數(shù)法進(jìn)行科學(xué)有效的穩(wěn)定計(jì)算。隨后，在進(jìn)行彈性穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，不僅需要確保結(jié)構(gòu)整體性，同時(shí)，還需要對(duì)其二階分析進(jìn)行深入考慮。在具體進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須確保高度遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，在明確鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則之后，還需要傳播，能夠?qū)ζ浞€(wěn)定問(wèn)題和強(qiáng)度進(jìn)行有效區(qū)分。通常情況下，材料特性對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度具有一定程度的決定性影響，而穩(wěn)定問(wèn)題，具體是指解決強(qiáng)度問(wèn)題過(guò)程中明確其最佳平衡狀體，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性進(jìn)行更高程度的保障。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注重防火功能

當(dāng)前，建筑火災(zāi)事故頻頻發(fā)生，所以建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮到防火性能這一問(wèn)題。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了提升消防性能，避免消防隱患，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該不斷優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)。現(xiàn)階段，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中華較為常見(jiàn)的方法設(shè)計(jì)主要是從鋼材料入手，如選擇防火性的鋼材料或者在鋼材料上涂抹防火涂料，設(shè)計(jì)人員需要提前在設(shè)計(jì)方案中便策劃出相應(yīng)的策略。

3.4 要注意建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)方案的細(xì)節(jié)處理

在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)處理時(shí)，要做好細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)。細(xì)節(jié)的處理原則是讓建筑鋼結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)能夠具備一定的合理性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行連接方式的選擇，確保其在使用過(guò)程中具備科學(xué)的協(xié)調(diào)性，避免在鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)變形或承重失衡等情況的發(fā)生，威脅整個(gè)建筑的施工安全，尤其是對(duì)螺栓連接處理或是焊接的穩(wěn)固處理等方面，要進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)分析，以保證連接方式能夠較為合理和均衡。

3.5 完善結(jié)構(gòu)布置

對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理布置建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)其中極為重要的一項(xiàng)內(nèi)容，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)布置，相關(guān)工作人員必須基于鋼監(jiān)控工程需求及其設(shè)計(jì)方案，通過(guò)科學(xué)控制結(jié)構(gòu)布置，確保建筑施工過(guò)程中能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)。與此同時(shí)，在合理布置建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，還需要對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行合理優(yōu)化，這個(gè)能夠進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方案，對(duì)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行更高程度的保障。基于此，在進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，科學(xué)完善結(jié)構(gòu)布置具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義，必須對(duì)其加強(qiáng)重視。

3.6 改進(jìn)鋼材選擇

在建筑工程中進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，鋼材擇是其中極為重要的一項(xiàng)工作，對(duì)其整體工程質(zhì)量也具有一定程度的決定性影響，如果要確保更高程度的保障設(shè)計(jì)結(jié)果，相關(guān)工作人員在具體工作過(guò)程中必須確保科學(xué)選擇鋼結(jié)構(gòu)材料。在具體選擇鋼材時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員需要詳細(xì)分析施工過(guò)程中所需相關(guān)材料的具體類型，對(duì)其各項(xiàng)分?jǐn)?shù)指標(biāo)進(jìn)行合理細(xì)化，確保材料應(yīng)用能夠更高程度的滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前的建筑鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然存在諸多問(wèn)題有待解決，若想確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠得到有效落實(shí)，建筑部門則應(yīng)該高度重視鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。例如，高度重視鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)問(wèn)題，防火性能，充分考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)等因素，從各個(gè)層面上確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，保證鋼結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，進(jìn)而提升建筑工程的整體質(zhì)量。

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