建筑钢结构设计中稳定性的设计方法研究

王 珂 李 勇

（东冶工程技术有限公司，辽宁 大连 116085）

随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快，越来越多的建筑工程项目投入建设，在进行工程项目建设施工的过程中，普遍的都会应用到钢结构来进行施工设计。当前，建筑结构设计人员更加关注对钢结构建筑的稳定性设计，目的就是为了延长钢结构建筑的使用寿命，保证钢结构在受到外力干扰的情况下能够通过结构设计优势使其快速的恢复到最初的平衡状态，保持受力平衡，不会发生结构形变，出现失稳情况。［1]要增强建筑钢结构的稳定性，就要从受力分析、连接设计以及材料性能优化等几方面入手探讨钢结构稳定性设计的方法，进一步优化钢结构工程设计方案。

1 建筑钢结构的应用优势分析

1.1 抗震性能优越

之所以当前建筑钢结构得到广泛的应用，就在于建筑钢结构具有诸多传统建筑结构无可比拟的优势。首先就是建筑钢结构的抗震性能十分优越。钢结构的建筑材料具有较高的强度和硬度，同时又具有较强的柔韧性和延展性，能够满足多种建筑结构设计的需求，在遭遇地震或其他外部冲击时，钢结构能够起到一定的缓冲作用，不至于瞬间被压垮，从而提升了建筑工程的质量及安全性能。

1.2 精确度与可塑性较高

建筑钢结构的第二大优点就是钢结构具有较高的精确度与可塑性。一般来说，建筑钢结构相比于传统的钢筋混凝土结构其建筑灵活性较强，能够用高精度的搭建方法来完成复杂的结构设计。［2]除此之外，由于钢结构可塑性较强，更加适合当前的大型建筑工程，因其应力幅度具有一定的弹性，能够更为科学的进行建筑结构受力分析，这样在进行大跨度结构设计时，能够有效的增强建筑的稳定性。

1.3 施工过程简单

建筑钢结构设计的第三大优点就是施工流程被大大简化，能够提升工程建设效率。建筑钢结构的用料较为简单，大多都是由钢板、热轧型钢材等为材料进行制作的，其制作原材料种类单一，并且制作技术和工艺也不复杂，大大降低了建筑工程施工成本，同时在安装的过程中也只需要按照结构设计进行焊接和加固即可，大大缩短了施工建设周期。除此之外钢材料的可回收利用率高，还具有节能，减排与低碳环保的优势，更加符合现代绿色建筑设计的要求。

2 建筑钢结构设计中稳定性的设计方法

2.1 做好整体稳定性受力分析

建筑钢结构具有一定的优势，但同时也不可忽视钢结构本身稳定性较差的劣势，要增强建筑钢结构设计的稳定性，关键就在于做好整体受力分析。首先是工程设计人员一定要结合工程施工特点，针对具体施工环节的不同设计要求来进行稳定性分析，而不是单纯的局限于结构设计思路，在结构设计上无论是哪一部分都尽可能的采取对称性的设计方法，保证受力平衡。［3]其次是要强化对建筑钢结构的静力分析和动力分析。静力分析主要就是指平衡受力分析，在进行钢结构设计时，通过施加外力使之发生微小形变，在受力分析的基础上建立平衡微分方程式，通过计算来得出水平方向的受力临界值。动力分析则是指垂直方向的受力分析，同样的在进行钢结构设计时，通过施加外力使其出现垂直方向的震动，观察振动速度与变形的发生情况，通过计算后得出垂直方向的受力临界值。借助于受力分析能够优化和调整结构设计方案，从而增强钢结构稳定性。

2.2 强化钢结构的连接点设计

对建筑钢结构进行稳定性设计，还必须要强化钢结构的连接点设计。在以往的钢结构连接点设计上，设计人员往往会将柱梁连接简化为刚性连接，使得对于梁祝连接的刚度估值过高，也就使得稳定性分析的理论值大于实际值。为了改善这一现状，就要做好连接点设计。这就要求设计人员必须要结合施工实际情况，了解钢结构连接加固的主要目的，通过受力分析以及构造分析选择最合适的固件连接方式，确定不同的连接节点在保障钢结构稳定性的前提下逐一的进行加固。

2.3 应用复合材料进钢材料加固设计

在对建筑钢结构进行稳定性设计时，必须要考虑到钢结构材料本身的缺陷问题。在进行钢材料加工与制作的过程中，所使用到的原料质量、配比不同也就导致生产的钢材强度和硬度不一，本身就存在普通钢材和高精度钢材这样的差异。另外由于钢材料自身的耐热性以及抗腐蚀性较弱，在使用的过程中很容易出现腐蚀而导致结构失稳。为了改善这一情况，就要在钢结构设计的过程中通过相应的复合材料来对钢材表面进行加固处理。目前普遍应用纤维增强复合材料来进行刚才表面的处理，［4]纤维增强复合材料能够弥补钢材料本身耐热性以及耐腐蚀性较差的弱点，同时还能够分担钢结构所承受的部分荷载力，从而减少构件应力。除此之外由于纤维增强复合材料使用成本较低，方便后期进行修复和二次加固，能够极大的延长建筑钢结构的使用寿命。

3 结语

综上所述，要增强建筑钢结构的稳定性，就要把握好稳定性设计的要点，解决建筑钢结构设计中存在的问题及缺陷，不断提高钢结构设计的专业性与科学性，进一步推动建筑钢结构的应用与普及。