探索建筑工程钢结构的稳定性设计策略

安喜红

（武汉都市环保工程技术股份有限公司，武汉430071）

1 引言

随着我国经济建设的飞速发展，人们生活水平不断提升，对建筑工程的要求也越来越严格。针对建筑工程主要特征与钢结构稳定性的优化策略，结合工程施工现场实际情况，通过科学、合理的测验与计算，设计出能够适应我国建筑工程需求的钢结构稳定性方案，为我国建筑行业的提高与健康发展奠定坚实的基础。

2 建筑工程项目的钢结构稳定性设计要点

2.1 长细比的选取

长细比越大，结构稳定性越差，钢结构设计规范根据构件受力情况规定有限制，这里特别要强调的是计算长细比所用到的构件计算长度，不可单纯地理解为构件长度，计算长度与构件端部的连接方式有关，如固接、铰接、链接、自由等。

2.2 阻尼比的选择

阻尼比是结构的动力特性之一，阻尼比越大，则结构稳定性越好，正确地选取阻尼比是结构稳定与否的关键。钢结构阻尼比标准如下：多遇地震下的计算，高度不大于50m时取0.04；高度大于50m且小于200m时，可取0.03；高度不小于200m时，宜取0.02。当偏心支撑框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其阻尼比取值可在上述情况下相应增加0.005。在罕遇地震下的弹塑性分析，阻尼比可取0.05。

2.3 电算结果的人工调整

随着计算机的迅猛发展电算越来越多地用于结构设计中，电算可免去大量人工计算，加快出图速度，但电算因各种软件设计条件限制、设计人员熟悉程度等因素，往往设计中出现诸多问题，需设计人员引起高度重视，并学会判断电算结果。设计可从以下几个主要方面进行相关设计验算与调整：

2.3.1 强剪弱弯

“弯曲破坏”是延性破坏，是可预见的，如开裂或下挠等，而“剪切破坏”是一种脆性的破坏，没有预兆的，瞬时发生，无法做出防范措施，所以我们要避免发生剪切破坏，在设计中适当增加抗剪强度是维护结构稳定的必要条件。同时，通过合理科学的剪力调整可以加强钢结构的稳固性与安全性，将钢结构建筑部件在承受水平力的受力点更加理想化、合理化。

2.3.2 强柱弱梁

钢结构设计主题思想是柱子不应先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全，可能造成整体倒塌，后果严重。所以我们要保证柱子更“相对”安全，故要进行“强柱弱梁”的结构调整。

强柱弱梁侧重于加强建筑设计中柱与梁之间的和谐性与整体性。在建筑工程设计中运用强柱弱梁设计可以有效缓解钢结构整体的变形与损害，对钢结构整体完整与稳定起到相对的保障效果。通过实施强柱弱梁设计，即便钢结构整体由于外力作用产生变形后，也能够在较短时间内迅速恢复原形，使钢结构整体能够在建筑工程中更好地发挥其效果。

2.3.3 强节点弱构件

结构设计首先必须考虑节点的承载力，因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效，结构也坍塌失效，首先需从梁端设计内力出发，按照“强节点弱构件”设计原则进行内力调整；其次需采取必要的技术措施，如采用削弱梁端，保证结构发生破坏前框架梁能出现明显的塑性变形，达到消耗地震能量的作用；采用梁翼缘对应的柱位置设置加劲肋，避免集中应力过大；采用节点加焊盖板或在梁下翼缘加掖，使节点抗弯承载力大于梁全截面承载力；翼缘焊缝的冲击韧性需满足规范要求。

3 建筑工程项目钢结构稳定性设计的注意事项

3.1 钢材本身质量对钢结构稳定性的影响

首先决定钢结构稳定性的重要因素是钢材本身的质量，钢材本身质量的密度与组织结构都对钢结构稳定造成较大影响。由于目前我国钢材市场相对混乱，缺乏相关的规划标准与市场管理，其中不乏大量低劣钢材流入市场，对钢材市场与建筑工程造成了较大的冲击与影响。在对施工钢材进行选购中，缺乏相应的质量把控观念，使质量不符合标准的钢材投入施工现场，更对建筑工程中钢结构稳定性造成了相对威胁，进而大大影响了建筑工程中钢结构稳定设计的初衷。

3.2 钢结构整体性能的发挥

钢结构在建筑工程中作为一个有机整体，首先应该加强钢结构稳定整体观念，不能单一片面地认为钢结构部分出现问题，而将钢结构的稳定性整体抛开。即使在钢结构内部较为细小的部位出现质量或不稳定问题，相关技术施工人员都应该加以重视，必须将小问题当成大问题去对待。因为细小环节的问题极易造成钢结构整体稳定性的重大问题，容易对日后建筑工程的质量与安全埋下隐患伏笔[1]。因此，发现问题应该及时上报处理，杜绝“得过且过、麻痹大意”等消极工作态度。

3.3 加强钢结构焊接作业

钢结构稳定性是钢结构整体稳定性的重要基础保障，对建筑工程质量的稳定与安全起着至关重要的决定性作用。在进行工程施工中，相关技术人员应该定时对钢结构稳定性进行检查，提升相关施工工艺，尤其是焊接工艺。因此，在对钢材进行施工作业中应该检查焊点与焊接处是否存在漏焊与腐焊现象，进而从源头上保证钢结构整体的稳定性。

4 建筑工程项目钢结构稳定性设计的方案

4.1 结合现场施工情况合理分析设计

由于我国建筑工程施工现场环境复杂多变，钢结构在应用中出现诸多弊端。因此，首先应该根据工程施工现场的实际情况，通过对现场地质、环境与工程需求进行认真研究考量，准确掌握了解建筑工程的结构受力程度，根据建筑工程结构的最大受力程度，精确测算出相应的负载荷数值。另外，相关技术人员应该提前对建筑工程在施工过程中可能产生的变形与下沉问题进行预测与分析，然后根据相关数据进行整理与研究，进而采用一种适应该建筑物的钢结构稳定性设计方案[2]。

4.2 动力稳定性与静力稳定性方案

在我国建筑工程施工中，通常采取动力稳定性与静力稳定性两种钢结构稳定性设计方案。首先动力稳定性方案主要是针对建筑工程内部钢结构的承载能力，通过对其承载能力的测试与掌握，设置相应的载重荷数值，在受到外力的冲击下，可以承受一定的承重压力，进而保证了钢结构整体的稳定性。其次静力稳定性方案是指建筑物已经遭受到外部力量的严重冲击，造成了钢结构整体失衡，导致了钢结构整体出现了变形与损坏。之后相关设计人员通过对受力点与压力强度的分析，进行科学、合理的平衡计算与研究，并制定相应的补救措施，使建筑结构可以重新恢复到原始平衡结构状态，进而提高了建筑工程钢结构的整体稳定性[3]。

5 结论

现阶段，我国的建筑行业发展已经达到一定水平，其施工技术与工程质量都得到显著提升。基于建筑工程主体为整体钢结构，通过对钢结构稳定性特点的分析与探讨，结合我国工程施工现场实际情况，对钢结构稳定性采取相应的优化措施，在提高稳定性的同时又能起到加快工程进度的效果。运用科学、合理的优化策略与方案，更为有效地为日后建筑工程的整体质量提供保障基础。