建筑钢结构设计的稳定性设计要点

文/钱琨 大连明达城市建筑设计有限公司 辽宁大连 116000

在经济的不断发展的背景下，城市化的也快速推进，从而带动了建筑行业的进步，钢结构作为当前建筑工程常见的结构形式之一，通过科学的设计，钢结构建筑可以具有极强的抗震能力以及承载能力。所以，在建筑行业中，钢结构已得到了广泛运用。但是由于我国的钢结构设计行业发展起步较晚，有些设计理论还不够成熟，常常会出现一些不可预料的问题，影响到钢结构建筑最终的稳定性以及安全性。为了使建筑工程的稳定性得到保证，需要在设计之前了解结构设计的基本原则，这样一来，对完成之后的设计也起到了重要作用，为了使建筑工程的稳定性得到保证，需要在设计之前了解结构设计的基本原则，这样一来，对完成之后的设计也起到了重要作用。

1、钢结构稳定性设计

强度和稳定是有明显区别的两个概念，强度指的是结构或单个构件处于平衡状态下，由于受到荷载的作用而引起最大应力，是否在建筑材料的极限强度之内，由此可知强度属于应力问题的范畴。从极限强度的取值看受到材料特性的影响，即材料特性不同，极限强度各异。而稳定则于强度不同，要从外部荷载与结构入手，找出内部抵抗力之间不稳定的平衡状态，也就是说发生急剧的变形时，需要采取有效的方式使其水这种状态中脱离开来，由此可知稳定属于变形问题，以轴压柱为例，如果处于失稳状态，由于柱的侧向挠度作用，导致柱中增加了附加弯矩，受到此原因的影响，柱子的破坏荷载与轴压强度相比，前者低于后者，由此可知失稳是柱子被破坏的根本原因。对于钢结构失稳加以分析，并划分其类别，一是平衡分岔稳定问题，在业内也称之为分支点失稳，二是无平衡分岔的稳定问题，也称之为极值点失稳。除此之外还有跳跃失稳，与上两种类型截然不同，是在失去平衡之后跳跃到另一种稳定平衡状态中。

2、钢结构稳定性设计的原则

在对钢结构进行布置时，需要以整个体系为目标，要把组成部分对于稳定性的要求放在首要位置上予以充分考虑，从目前的情况看，钢结构多是以平面体系为基础进行设计的，比较典型的实例如桁架和框架。需要注意的是平面结构构件需要进行平面稳定性计算，所获取的结果与结构布置要保持一致。钢结构在进行细部构造设计和构件时，需要进行稳定计算并保持一致，这是钢结构设计中不可忽略的重要问题。传递弯矩、不传递弯矩节点问题是关键环节，在处理连接的问题时，必须要保证刚度和韧度达到一定的要求，从桁架节点方面看，要减少杆件偏心的情况发生。以简支梁为例，从抗弯强度的层面看，不动铰支座的要求并不高，能达到阻止位移即可，在平面内还能够处于转动状态。但是如果遇到解决梁整体稳定的情况时，要求会随之提高，除了上述要求外，支座还具备阻止梁绕纵轴扭转的功能，梁可以在平面内转动，梁端截面处于可自由翘曲状态，与稳定分析的边界条件相吻合。

3、钢结构稳定性设计的要点

3.1 增强对总体稳定性分析

为了更好地适应现阶段我国的建设需求，大力加强建筑钢结构的稳定分析，这就要求我们在实际设计过程中，不要局限于单一的结构设计思路上来，要将建筑钢结构设计与施工进行充分有效结合。由于每个建筑设计要求的不同，其在结构设计过程中也存在着很多的不同，但总体而言，为了增强建筑的整体稳定性，在设计中应该尽量选择技术较为成熟的对称性结构设计。除此之外，在设计过程中，为了保证建筑的稳定性，要对建筑包括抗震系数、水平荷载系数等在内的多种设计指标进行综合考虑，反复校验，在进行多项比较后，确定合格适用的建筑钢结构设计方案。

3.2 加强静力分析以及动力分析

对建筑刚结构的稳定分析可以分为静力分析以及动力分析这两大方面，因而，在对建筑钢结构的实际设计过程中，应该充分考虑到工程的实际状况，通过对静力分析以及动力分析的综合考虑，全面有效的对钢结构的稳定性进行有效地保障。静力分析是静力平衡法的简称，通过将受到微小形变后的钢结构受力进行分析，而后建立平衡微分方程，通过综合计算得出最终的临界载荷。而动力分析法的设计原理在于当建筑钢结构体系维持在平衡转台下，一旦谁对建筑施加微笑的干扰以后，建筑钢结构体系就会立即出现震动，在这种震动状况下，建筑钢结构的变形以及振动的相关加速度均会与建筑刚结构的荷载有着密切的关系，一旦当结构受到的荷载低于结构稳定的极限荷载值时，由于加速度与变形的方向相反，因而，最终当干扰消失后，建筑钢结构由运动变为静止后，建筑钢结构再次恢复静止，通过利用这种原理进行计算与设计后，随即可以得出临界载荷。

3.3 借鉴多种成熟设计经验

目前，由于技术的发展，现阶段的计算机技术也已成为一门较为成熟的技术，因而，在现阶段的建筑钢结构设计中的建筑钢结构以及建筑平面内的强度还有其建筑整体的稳定性计算，均可以通过计算机技术的方法来进行有效的设计与计算分析。通过计算机的方法不仅在一方面大大缩短了设计者的设计周期，提高了工程的设计效率，另一方面，通过计算机对建筑钢结构进行模拟计算，也大大减少了由于人为计算而产生的计算方面的失误，从根本上提高了设计的准确度，进一步确保了建筑钢结构的整体设计的合理与准确性。

[1]彭声美.标准化建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析[J].中国标准化,2017(20).

[2]吕清海.建筑结构设计中钢结构设计的重要性与策略探讨[J].江西建材,2017(17).

[3]张璋.建筑结构设计中钢结构设计重要性与策略探讨[J].低碳世界,2017(25).

[4]韩仁宽.建筑工程项目中钢结构设计的稳定性探究[J].黑龙江科技信息,2016(34).