建筑钢结构设计中稳定性的设计方法探讨

朱烨

摘要：在进行建筑工程施工的过程中，切实保障钢结构设计的稳定性能够为整体建筑工程的质量提供充分保障，促使建筑安全性以及稳定性得以提升。现阶段，我国相关企业在进行建筑钢结构设计的过程中经常会出现各种各样的问题，影响到工程的整体质量。文本就建筑钢结构设计中稳定性的设计方法做出探究，以供参考。

关键词：建筑工程;钢结构;稳定性;设计方法

前言：现阶段， 随着我国社会经济的快速发展，建筑行业规模得以不断提升，并且在施工技术层面也在不断地更新。钢结构作为当下建筑工程施工中最为主要的结构方式，其有着稳定性以及经济性的特征，同时能够有效提升建筑工程质量，提升建筑工程的稳定性与安全性。当下，建筑行业对钢结构设计的稳定性予以了高度重视，在进行实际设计的过程中，相关工作人员应当采用各种有效手段提升钢结构设计中的稳定性，进而为建筑工程整体施工质量与安全性提供保障。

一、钢结构的概念

钢结构，顾名思义，是以钢材为结构施工的主要原材料，采用钢梁、钢板、钢柱等不同的钢构件，通过焊接、铆接等连接方式进行拼接组装的一种建筑结构类型。与普通混凝土等建筑材料不同，钢材具有重量轻、韧性强、能承受较大作用力的特点，因此钢结构设计在大中型建筑设计中经常采用。

二、当下建筑钢结构设计存在的问题

（一）设计方案不合理

建筑行业的发展促使建筑规模以及空间跨度不断提升，传统建筑材料已经开始逐渐被钢筋混凝土以及H型钢屋梁替代[1]。不同的建筑工程有不同的需求，钢结构也会相应地发生变化，同时钢材的使用量也在不断地提升。在进行设计的过程中，很多设计单位并没有充分考量资金供给以及经济效益等方面问题，方案中提出的钢结构方案不管是在材料还是形式上都与建筑工程的实际设计需求存在偏差，难以保障设计方案的合理性，进而对建筑工程的整体质量产生了直接的影响。

（二）未考量施工难度

建筑行业的发展推动者建筑模式的不断创新与发展，这对相关设计人员工作的开展也提出了更高的要求[2]。现阶段多样化的建筑模式促使钢结构构件的形式也变得多种多样，形成了十分多样化的构件横截面，施工难度较大。很多设计人员在进行设计的过程中并没有充分考量，忽略了施工难度因素，对后期施工的正常开展产生了极大的影响。

三、钢结构设计中稳定性设计要点

（一）保障各层面的稳定性

在进行钢结构设计的过程中往往会产生大量复杂数据，例如设计人员需要参照工程所处区域的最大风荷载进行水平荷载系数确定[3]。同时，还需要以结构阻尼比、抗震强度以及水平荷载系数为指标，对设计方案进行优化。待方案设计完毕之后，有关人员还需要借助计算机建立建筑钢结构模型，测量钢结构各个层面的稳定性。

（二）重视强柱弱梁的设计

若建筑钢结构设计较为合理，那么水平荷载较大或者是发生强烈震动的情况下，梁上就会出现塑性铰，而柱上并不存在[4]。因此在进行建筑钢结构设计的过程中，可以采用强柱弱梁的方式提升建筑钢结构抗压性，最大程度保障在出现较大作用力的情况下钢结构遭受破坏，促使建筑钢结构能够快速恢复到变形前的形态。在此过程中，相关工作人员应当严格计算结构的弹塑性，保障塑性铰出现在梁上，进而负荷建筑钢结构的设计要求。

四、提升建筑钢结构设计中稳定性设计方法

（一）提升建筑钢结构形式和布置的合理性

通常情况下，在进行建筑钢结构设计的过程中会采用框架、索膜、塔桅、平面架、网架以及轻钢等。不同的建筑钢结构形式都有着自身明确的特征，相关设计人员应当严格参照建筑工程的实际需求选择适当的建筑钢结构形式[5]。

例如：在进行建筑轻工业厂房钢结构设计的过程中，需要建筑钢结构具备一定的移动荷载以及悬挂荷载，针对于此，设计人员要摒弃以往门式钢架类型，采用网架的形式进行设计，进而提升建筑钢结构形式的阿赫利星。此外，若建筑工程有着较大的屋面覆盖跨度，可以适当地采取以构件为主的索膜结构以及悬索。

（二）做好钢结构受力分析

作为衡量建筑钢结构稳定性的一个重要指标，在进行设计的过程中，应当对受力问题进行充分的考量。多数建筑工程都会采用T型以及L型建筑钢结构保障其自身稳定性，并同时对整个建筑工程的重量进行分散，最终实现支撑的平衡性。在此过程中，相关设计人员还应当切实做好建筑钢结构的静力与动力分析。

所谓的静力分析就是指在设计的过程中，针对具体的设计环节施加外力促使其发生轻微的形变，并采用受力计算方式形成一个平衡微分方程，计算出其水平方向的受力临界值。

而所谓的动力分析则是指针对具体的建筑钢结构环节施加外力，促使其發生垂直方向的震动，观察其振动速度以及变形情况，计算出垂直方向受力的临界值。通过动力分析，可以结合实际情况改进与优化建筑钢结构设计方案，提升建筑钢结构设计的稳定性。由于不同的钢结构部位的受力情况以及定性要求区别。

在进行建筑钢结构设计的过程中，设计人员不仅需要充分发挥建筑钢结构纵向支撑作用，同时还应当最大程度避免其出现水平方向上的扭转。设计人员需要充分考量各种受力特征，最大程度避免由于考虑不周的情况而导致建筑钢结构稳定性不足的情况发生。

（三）做好建筑钢结构变形分析

在进行建筑钢结构设计的过程中，设计人员需要重视各种符合类型所产生的影响。由于钢结构有偶然荷载、可变荷载以及永久荷载等，不同荷载会有不同的标准值进行考量，而在不同因素的影响下，荷载会导致建筑钢结构出现一定的变形情况发生。

因此，在进行实际设计的过程中，相关设计人员应当首先保障建筑钢结构的合理性与实用性，确保能够在荷载规定的范围内进行建筑钢结构设计，在提升钢结构稳定性的基础上保障钢结构的美观性。

（四）重视施工难度

建筑钢结构在进行实际施工的过程中往往会受到多个方面的影响。因此，在进行建筑钢结构制作之前，应当对构件的制作场地、尺寸等因素进行综合分析，在施工时则应当考虑怎样具体实施。同时对于钢结构的焊接也有着较高的要求，相关工作人员应当具备良好的焊机技术以及设备操控能力。其次，在建筑钢结构稳定性在某种程度上受建筑场地的影响，设计人员应当客观分析场地风洞测试、跨度分析甚至面积等多方面因素，预估整体施工难度，设计出更加合理且可行的建筑钢结构方案。

（五）复合材料的使用

对于建筑钢结构而言，由于其材料的耐热能力以及抗腐蚀能力不足，因此在开展实际施工的过程中经常因为受到材料腐蚀而影响结构整体稳定性。在进行钢结构加工制作过程中，原材料以及配合比都会对钢材的强度与硬度产生影响。因此，相关设计人员在进行设计的过程中，可以适当使用一些复合材料促使钢结构表面抗腐蚀性以及耐热能力得以充分提升。例如：纤维增强复合材料就能够有效加固钢结构，并未后续的修复以及二次加固提供极大的便利。

结束语：总而言之，作为整个建筑安全、稳定的支撑，钢结构在当下我国建筑行业的应用十分普遍，钢结构的应用不仅能够切实提升施工效率，同时还能够最大程度降低施工成本，延長建筑工程使用寿命，提升建筑工程稳定性、环保效益以及抗震能力，进而为民众提供一个更加舒适的居住环境。设计人员应当充分意识到，钢结构的稳定性能够对整个建筑工程的安全性以及稳定性产生直接影响，在进行设计的过程中应当严格参照建筑实际情况确定钢结构形式，保障钢结构设计的科学性以及可靠性。

参考文献：

[1]李峰，高硕，王阳. 建筑钢结构设计中稳定性的设计策略[J]. 中国建筑金属结构，2021，（09）：66-67.

[2]李亮. 建筑钢结构设计中稳定性措施[J]. 建筑技术开发，2021，48（13）：14-15.

[3]杨帆. 建筑钢结构设计中稳定性的设计方法研究[J]. 房地产世界，2020，（22）：32-34.

[4]王晓亮，张俊生. 建筑钢结构设计中稳定性的设计方法探讨[J]. 绿色环保建材，2020，（03）：78-79.

[5]杨文南. 浅析建筑钢结构设计中稳定性设计措施[J]. 民营科技，2018，（04）：93.