幕墙工程中钢结构的稳定性探析

丁征彪

沈阳远大铝业工程有限公司 辽宁沈阳 110027

幕墙的钢结构在受到外界干扰力的作用下能否迅速的恢复到幕墙最初的平衡状态被人们称之为钢结构的稳定设计。在受到外界作用力的影响下，幕墙钢结构往往会由于结构失稳，即幕墙钢结构构建由原有平衡状态转移为另一个平衡状态，导致幕墙平衡发生变化，使幕墙的结构受到破坏，影响幕墙的使用寿命。因而，为了提高幕墙的使用寿命，人们逐渐开始对钢结构幕墙稳定性分析加强了重视，随着对结构的受力分析及计算的不断进步，人们对幕墙钢结构的研究开始建立在由外部负载作用，从而导致结构变形的基础上进行的。由于通常状态下幕墙钢结构受到的外部负载作用以及和钢结构的失稳受力状态经过分析，发现其均为非线性受力曲线，因而，我们不难发现，现阶段幕墙的钢结构的分析曲线均是建立在几何非线性分析的基础上的。

1 幕墙工程钢结构稳定性具体的分析方法

1.1 静力法

静力法就是通过对已经发生微小变形后结构受力条件的模拟分析，将其作为主要的依据建立平衡微分方程式，通过平衡微分方程式的推导，得出临界负荷值。应用到具体的幕墙工程中，如果要进行平衡微分方程式的建立，还需要遵守一定的设定条件。首先，钢结构构件必须是直杆；第二，直杆的压力应该与之前轴线进行的作用方式相适应[1]。

1.2 能量法

若是钢结构承载着保守力，则在实际应用中，可以结合已经具有了变形结构的相关受力条件来构建总体的势能。同样，若钢结构处在比较平衡的状态，则需要计算其总体势能。要结合相关势能驻值的原理，将总体势能从一阶变分为零，以此来得出平衡的方程，再结合平衡方程来得出分岔屈曲荷载。

1.3 动力法

所谓的动力法，就是根据平衡状态下的幕墙钢结构体系，对现有的实际钢结构稳定性进行分析的一种方法。所以，如果在体系中增加一定的干扰，哪怕干扰幅度不大，也会导致整体的结构体系发生振动。这种情况下产生的钢结构变形以及振动就会速度加快，这些变化都与钢结构受到的荷载有一定的关联。如果荷载值较低，不能满足钢结构自身承受的荷载极限值，就会导致钢结构变形具体方向与加速度方向相反的现象。

2 钢结构稳定性增加的相关设计方法

2.1 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，大力加强幕墙钢结构的稳定分析，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，要将幕墙钢结构设计与施工进行充分有效结合。由于每个幕墙设计要求的不同，其在结构设计过程中也存在着很多的不同，但总体而言，为了增强幕墙的整体稳定性，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，为了保证幕墙的稳定性，要对幕墙包括抗震系数、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，确定合格适用的幕墙钢结构设计方案。

2.2 增加节点连接设计中的稳定性分析

在过去的幕墙钢结构计算中，由于设计人员为了对设计流程进行简化，通常会将幕墙钢结构中的相关柱梁连接简化为刚性连接或者理想的铰接。但是，一方面，一旦将这些梁柱连接简化为刚性连接，则由于其夹角不会发生形变这一显著的缺点；另外一方面，如果将结构的梁柱视为理想化的铰接那么在后期计算中这些梁柱则不会对幕墙钢结构的弯矩进行传递。因而，综上分析，如果将这些梁柱简化为完全刚接则会使得幕墙设计框架的侧移量估计值减少，梁柱连接的刚度估计值过高；但如果将这些梁柱简化成为理想铰接，则会导致后续幕墙钢结构计算时框架侧移量过多，梁柱的连接刚度的相关估测值过高，使得幕墙钢结构柱体的稳定承载力理论值过大，导致最终建设的幕墙物由于并没有如此巨大的稳定性，因而在设计过程中应当适当加强对幕墙钢结构节点连接设计中的稳定性分析[2]。

2.3 建立完善的预张拉结构理论体系

对于钢结构的稳定性设计，预拉力结构分析是非常重要的，需要在相关工作中做一个好工作，有一套比较完整的预拉伸结构体系理论在分析预张力结构，然后根据理论分析结果，为了得到的结果将是比较准确的，然后使钢结构设计的稳定的目的和要求有保证。

2.4 尽量减小不确定性因素造成的影响

钢结构稳定性设计的不确定因素是不可避免的。因此，我们应该尽可能地让相关性和力学性能的分析，对钢结构设计的不确定因素尽可能减少，并更多的实验基础上选择一个科学的程序，以确定之间的相关性，以满足设计目标和要求。

2.5 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，在现阶段的幕墙钢结构设计中的幕墙钢结构以及幕墙平面内的强度还有其幕墙整体的稳定性计算，均式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，通过计算机对幕墙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，进一步确保了幕墙钢结构的整体设计的合理与准确性。

综上所述，幕墙工程的快速发展，促使钢结构广泛应用于幕墙工程中，然而钢结构设计的稳定性直接影响着钢结构幕墙的整体质量，必须对其进行严格的分析，保证钢结构设计能够符合工程对其稳定性