建筑钢结构的稳定性设计

熊华章

云南省设计院集团 云南省昆明市 65000

摘要：随着我国社会主义市场经济的不断发展与进步以及建筑行业的发展，给我国的建筑钢结构的稳定性设计工作也提出了新的要求和挑战。当前在建筑中钢结构得到了普遍的运用，建筑钢结构的承载能力同建筑结构的稳定性有着十分密切的关系，因此在进行建筑钢结构的设计时，就需要设计人员具备一定的理论基础，并且还要对稳定性的设计方式加以掌握。本文通过对建筑钢结构的优势进行分析，提出了几点钢结构稳定性设计的原则和设计的特点，对相关的设计人员具有一定的参考价值。

关键词：建筑结构；稳定性；设计方案

近几年来，我国的钢结构在现代的建筑中逐渐的兴起，并且得到了一定程度的利用，轻钢结构、住宅钢结构以及高层钢结构等很多的钢结构体系都是我国建筑业主要的发展趋势。钢结构之所以应用广泛的主要原因就是其具有容易安装和环境污染比较少、抗震性能好等优势。我国在对建筑的钢结构进行设计时，主要就是进行稳定性的设计，同时这也是整个钢结构设计工作中一个首先需要关注的问题。但是在具体的应用过程中，钢结构会出现不同程度的失稳问题，因此这就要求相关的设计人员要灵活地掌握稳定性的设计方式。

一、建筑钢结构的优点

（一）强度高

钢结构的材料具有很好的力学性能，此外，同传统的建筑材料相比较，钢结构材料具有很高的强度，还具有很好的塑性和韧性。如果钢材的结构具有很好的韧性，那么其所能够承受的动力荷载就具有很强的适应性。如果钢材结构具有较好的塑性，那么即便是超负荷载，也不会造成突然间的断裂。由于钢材结构具有较强的延性，因此具有良好的抗震性能，正是由于上述的优势，才使得钢结构在近几年的时间之内，得到了迅速的发展。

（二）制造简便

钢结构制造起来还比较简便，方便安装，施工的周期也比较短，材质十分的均匀，因此在进行加工和制作的过程中，更容易确保钢结构的质量。钢结构构件也具有较高的精确度，在施工现场，钢结构的构件方便进行拼装和加固，在安装的过程中，会占用较小的场地，这就为建筑工程在时间以及空间等方面带来了一定的效益。

（三）自重轻

高层钢结构的自重同高层混凝土结构的自重相比较明显较轻，仅为它们的二分之一，同时还轻于钢筋混凝土的结构，因此当二者承受的荷载相同时，高层的钢结构自重会明显的轻于钢筋混凝土结构的自重。由于钢结构的自重比较轻，因此就会在很大的程度上将基础的造价加以降低，方便距离比较远的运输。

（四）环境污染较少

钢结构的环境污染比较少，因此有利于对周围环境的保护，由于钢结构主要是采用干式的施工方式，所以同混凝土所采用的湿式的施工方式相比较，更加的环保。此外，在运输方面，同高层的混凝土结构相比较，钢结构更加便于运输，不会对日常的交通造成影响。在夜间施工时，钢结构产生的噪音同混凝土的结构相比较也明显较少。可持续发展的钢结构构件也在建筑工程的施工中得到了大力的普及，这就在很大的程度上提高了钢结构可以重复利用的效率，降低了对自然资源的开发和利用的程度，间接地保护了自然环境。在施工的过程中产生的污染也比较少，由此可见可持续发展的理念在钢结构中具有很高的可行性。

二、钢结构的稳定性设计

在进行建筑钢结构的设计时，应该遵循基本的设计原则，从而确保钢结构的安全性和可靠性、耐久性，此外还要使得设计的钢结构具有较高的强度和稳定性，具备钢结构应该具备的优势。通过对钢结构的稳定性进行设计，可以将钢结构的优势充分的发挥出来。

（一）设计的原则

1.在进行钢结构的整体布置时，首先就需要符合钢结构组成部分在稳定性方面的要求，当前我国很多的钢结构都是采用平面体系来进行设计的，例如：框架的设计。所以如果想要这些平面的结构不出现失稳方面的问题，就需要对钢结构的整体布置加以充分的考虑，设计出必要的支撑构件，防止失稳问题的出现。

2.在对框架结构的稳定进行计算时，结构计算简图同实用计算方式参照的简图必须要具备较高的一致性。当前在进行单层或者是多层框架结构的设计时，通常不进行框架稳定的分析，而是要对框架柱进行稳定计算。但是在实际的设计工作中，会设定出一些典型的条件，这些条件同实际并不相符，主要是由于框架具有多样性。

3.设计结构的内部构造同构件的稳定计算一定要保持一致，当设计人员在进行构造细部的处理时，应该将钢结构的刚度和柔度进行充分的考虑，但是如果在构造方面需要进行特殊的考虑时，就需要将构件的稳定性能考虑在内。

（二）设计的特点

1.钢结构稳定性的分析

在对钢结构的稳定性进行整体的分析时，要最大限度地确保钢件的稳定，从结构的整体性出发，对构件的稳定性进行全面的分析。

2.失稳、整体刚度

现行的比较规范的稳定计算方式主要包括了两种，一种是临界压力求解法，另外一种就是折减系数法。这两种计算的方式对轴心压杆的稳定计算法也是通用的。

3.弹性稳定计算的特性

在进行弹性稳定的计算时，设计人员不但要对结构的整体性加以考慮，还要考虑到其他方面的特点。在对传递弯矩以及传递不弯矩的节点连接问题进行要求时，也要考虑到柔度和刚度的问题。节点在设计时应该尽量地对杆件的偏心加以减少，在进行柔性构件的设计时，需要首先对二阶分析进行考虑。这是由于柔性构件出现的大变形量会对建筑结构的内力产生较大的影响，在进行弹性稳定的计算时，也可以应用迭加原理。如果梁可以在水平的平面上进行转动或者是允许梁端的截面可以自由的翘曲时，应该注意支座也需要对梁绕纵轴的扭转加以阻止。如果达到了上述的需求，那么在进行稳定性的分析时，就会使得稳定性的设计符合边界的条件。

结语：

综上所述，我国的钢结构体系正在处于不断的发展之中，因此对稳定问题解决办法和解决方式的研究也要有所提高。在进行建筑钢结构稳定性的设计时，设计人员通过对钢结构具备的优势和特点进行分析，对设计过程中应该加以注意的问题进行了解，可以在很大的程度上对稳定性问题的处理有所帮助。只有设计人员对上述的方面都有了比较全面和明确的认识，才能够设计出符合实际标准的钢结构体系，并且深入地对同钢结构相关的问题加以了解和分析，针对造成这些问题的原因来采取有效的措施加以解决。但是应该注意的是，进行解决的一个基础和前提就是解决的措施必须要符合钢结构设计的需要，在实践的基础之上逐渐地对钢结构的稳定性理论加以完善。

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