建筑钢结构主体稳定性设计分析

2013-08-15周红莲

中国新技术新产品 2013年12期

陈波周红莲

（1.四川省建筑设计院，四川成都 610000；2.成都龙湖锦华置业有限公司，四川成都610000）

钢结构因为具有稳定性强、重量轻等特点被广泛应用于工程建筑中，对建筑主体的稳定性产生重要影响，避免了房屋倒塌的现象，保证了国家及人民的财产安全，但是在建筑钢主体的稳定性设计上还存在一定的问题，这也是工程建筑的稳定性受到影响的主要原因，因此在建筑钢结构主体稳定性的设计上，要积极采取措施，规避可能出现的问题。

一、建筑钢结构的优点

1 钢结构材料的抗震性高

在工程建筑中所使用的钢结构主要是由钢板、冷加工的薄型钢板或是热轧型钢等材料制作而来的，所以与混凝土制成的结构相比具有重量轻、延展性强的优点。因为这些钢材料的的强度高，具有较高的可塑性，同时柔韧性更强，能满足工程建筑的不同需要，因此在工程建筑的过程中被广泛的使用。且钢结构具有较高的延展性，所以具有很强的抗震性，所以当发生地震时，具有较强的缓冲作用，与传统的混凝土结构相比安全性更高，适用于地震多发的地区。

2 钢结构材料的精确度高

在工程建筑的过程中，要根据建筑的实际情况选择不同材料，进行建筑结构建设。如果是大跨度的建筑，则可以采用钢结构，因为这种材料的结构具有较高的韧性和可塑性。如果在建筑的过程中需要较高的稳定性，那么就更应该采用这种钢结构，因为这种材料在一定范围内的应力幅度具有很强的弹性，所以如果建筑需要非常精确的施工，那么这种钢建筑在受力的情况下与工程建筑的力学计算方法比较符合，与混凝土结构相比更加精确，所以可以被广泛使用。

3 钢结构的建筑施工简便

建筑钢结构的制作过程非常简单，因为主要是由钢板、冷加工的薄型钢板或是热轧型钢为材料制作而来的，所以在制造的过程中所使用的材料非常单一，制作的方法也很简单。这些材料的强度和密度比混凝土大，但重量却轻很多，因此如果是在同样跨度且能承受同样强度的情况下，钢结构比混凝土结构的重量要轻很多，材料的运输成本更低，因此如果是远距离运输的话会比使用混凝土材料节省很多成本。工程的施工更加简便，且施工周期短，有利于节省建筑成本。

在钢结构的施工过程中，采用的是干施工的方式，所以在是施工的过程中会产生很少的施工噪音，比混凝土结构的施工更加环保，在施工的过程中也不会产生钢结构垃圾，有利于我国建筑行业的可持续发展。

二、建筑钢结构的缺点

虽然与混凝土结构相比钢结构存在很多的优点，但是由于施工条件的限制，在施工的过程中受到各种因素的制约，在使用钢结构的过程中也会出现相应的问题，在工程建筑中应认识到钢结构存在的问题，及时采取措施进行规避，保证工程建筑的整体质量。

1 钢建筑材料自身存在的缺点

与混凝土结构相比，钢结构的最大弱点就是耐腐蚀性和抗火性较弱，因此若果在施工的过程中温度超过150摄氏度，那么钢结构就会出现问题。在建筑的过程中就需要对钢结构进行防护，而这些隔热设施的使用又会增加建筑的成本，所以在具体的工程建筑过程中，应该根据工程施工的具体情况，选取结构材料。

另外，虽然钢结构就有较高的强度，但是在钢结构的实际应用中，通常选取强度较低的构件，且这些构件的横截面多是以薄壁的形式出现，使建筑钢结构的整体稳定性受到了限制。在具体的施工中通常容易出现只重视钢结构的稳定性忽视了其强度的充分发挥，造成建筑材料浪费的现象，工程的整体质量也得不到保证。

2 钢结构设计上存在的缺陷

在钢结构的建筑施工过程中，还存在设计不合理的现象，使钢结构的各种特性不能得到充分发挥，增加了钢结构的不稳定性，因此在钢结构的设计过程中必须遵循一定的设计原则，保证工程建筑的稳定性，规避在建筑过程中对钢结构造成的不利影响，保证工程建筑的质量。

三、建筑钢结构主体稳定性设计

在钢结构稳定性的设计过程中，必须对原有的设计方法进行变革，并遵循一定的设计原则。在设计的过程中，充分发挥钢结构的各种优势，同时规避钢结构存在的缺点，使工程建筑的钢结构稳定性更强，保证工程建筑的整体质量。

1 建筑钢结构主体稳定性设计的原则

在建筑钢结构稳定性设计的过程中，应该将钢结构的稳定性与强度区分开来，因为在实际的建筑过程中，只有将二者区分开来，才能保证钢结构的各项优势得到充分发挥。在钢结构的设计过程中一定要以全局的眼光来进行钢结构的整体布局，只有这样才能保证工程建筑的整体稳定性，同时还要保证钢结构的每一个布局的稳定性，因为在工程建筑的过程中，钢结构的整体与局部是相互依存的，在具体的设计过程中，可以在保证钢结构整体稳定性的情况下，设计必要的支撑构件，来保证工程建筑的整体稳定性。

在建筑钢结构稳定性的设计过程中，结构设计简图和计算方法所依据的简图必须在一致的情况下进行，因为在钢结构的实际设计中只对框架柱的稳定性进行设计，而不对每一层框架做稳定性分析，造成这种现象的原因是在工程建筑的过程中，涉及到众多的框架，在实际的工作中对每一个框架都做稳定性分析是不现实的，所以在工程设计的过程中，通常计算框架柱的稳定性，因为在实际的计算过程中，框架柱的稳定性与框架的稳定性是一致的。在进行框架柱稳定性的计算时，需要用到柱长度计算系数。但是在实际的计算过程中，往往容易出现设计的框架不符合实际条件，使框架柱的计算无法具体实行。

在钢结构的细部构造上也应该进行细致的稳定型设计，同样钢结构的构件稳定性也应该被充分的考虑在内。在构件的细部设计上，如果对细部的传递弯矩与不传递弯矩之间的节点有具体的要求，应该在充分考虑构件柔韧性与刚性的情况下，根据工程结构的不同强度要求作出具体的计算。

2 建筑钢结构稳定性的设计特点

在建筑钢结构的稳定性设计过程中，必须先了解设计过程中的特点，只有这样才能保证工程设计的整体质量。首先，在钢结构稳定性的设计过程中，要在钢结构的整体上进行充分分析，保证各个钢件的稳定性。在钢结构稳定性的设计过程中，轴心压杆的稳定性计算通常采用折减系数法或是临界压力求解法，这两种计算方法，对钢结构的失稳及整体刚度的计算具有重要作用。在钢结构的弹性稳定性计算中，应该首先应用柔性构件的第二阶分析法，因为在弹性结构的计算中柔性构件的弹性会对钢结构的整体稳定性产生影响，所以在设计时，应该在钢结构整体稳定性的情况下进行计算，使钢结构的整体稳定性得到保证，弹性较大结构的稳定性也能得到保证，且使这部分建筑结构的精确度更高。

3 在钢结构稳定性设计过程中需要注意的问题

在钢结构稳定性的设计过程中，不能一味的采取统一的设计方法，在实际的设计过程中应该充分考虑工程建筑的具体情况。比如，如今的工程建筑可以分为多层建筑和低层建筑，建筑物的层数不同，对钢结构的稳定性的要求是不同的，通常只有1 2层以下的建筑材料适用于钢结构，同时为了提高钢结构的稳定性，应尽量设计对称的建筑，保证建筑工程在遇到地震时，具有较高的稳定性，对建筑的损坏降到最低。

在钢结构的建设过程中，还应保证钢构件的稳定性及强度能达到标准，可以根据构件的厚度和长度的比值，设计稳定性最强的构件。如果钢构件在钢结构整体失效前已经发生了屈曲，则需要通过钢构件的屈曲强度来增加构件整体的承载力。

在钢结构稳定性设计的过程中，还可以借助于先进的计算机软件，对一些复杂的计算，计算机比人的计算准确度更高，同时也提高了钢建筑稳定性计算的效率，可以将其作为钢建筑稳定性设计的辅助工具。