浅议建筑钢结构的稳定性设计

郭宪刚

摘 要：最近十几年我国建筑业进展情况非常好，建筑钢结构因为在建筑业中有着特别的优越性从而获得了非常普遍的运用，然而这也会带来各种问题，当中最显著的一个问题是稳定性。这篇文章就是在这样一个实际的背景下，对建筑钢结构的稳定性设计进行了探究，目的是为研究钢结构稳定性的办法和手段，期望通过此来提升钢结构施工的效率和稳定性，在节省成本的前提下确保它的施工质量和平稳性。

关键词：建筑钢结构；稳定性；设计

1 前言

当前，在对钢结构的稳定性设计时不好掌控不稳定的要素对其稳定性的作用。有些建筑在钢结构的稳定性设计和探究时，通常都采取以前的案列断定相互的关联，根本就没通过实际的工程来制定一个合适的相互关联。在对有关数据进行计算时，很难确定每个数据的正确性，当然也很难根据实际的工程来检验数据的正确性，这就给钢结构的稳定性设计和探究造成了不稳定性的要素，使稳定性的设计没有实质作用和有关的探究不具备时效性。对于不稳定性的因素，需要找到合适、科学的应对方法，才可以使设计的条件得到满足，减少由于不稳定性因素而导致事故的产生率。

2 建筑钢结构的稳定性设计原则

建筑钢结构的稳定性设计原则包括下面三点内容：第一点是构成部分及整体框架这两个层面稳定性的差异，第二点是剪力调整，第三点是强柱弱梁的设计。一般都能通过这三个方面的设计来保障钢结构在施工及使用时不会产生不稳定的情况。

2.1 各个层面确保稳定性

钢结构最明显特性是其机能出色，然而这个特性使其出色的同时也决定了其前期的工程设计是很繁杂的，设计者不但要很专业的数据整理，而且要对钢结构的各个工艺标准进行严厉的查验，必须在每个方面达到标准后才可以把质量过关的钢结构投产到施工和使用中。由于钢结构有关的技术数据很多，其中包含结构的阻尼比、水平载荷系数、抗震强度等等，下面以水平载荷系数作为例子来分析，建筑必须处在十分良好的状况下水平载荷系数才是零，然而在实际的环境中是很难达到的，风载荷都会在不同的水准上对水平方向上的建筑稳定性产生作用，由于这些现实情况，设计者需要依据本地的实质环境状况来设计水平载荷系数，最后防止建筑由于稳定性的因素造成的破坏。

2.2 剪力调整问题

剪力调整问题也是钢结构稳定性设计过程当中需要高度关注和重视的一个问题，这主要是因为随着我们国家经济水平和技术水平的持续提高，建筑楼层越来越高，建筑形式也越来越复杂，斜柱或者是不对称结构等异形结构出现的频率非常之高，这无疑对建筑稳定性设计提出了更高的要求。目前为止，我们国家在进行建筑设计时多采用简化的方式来进行处理，如竖向构件简化为柱子，斜构件简化成斜杆等，通常情况下这样一种简化并不会产生太大的问题，但是在进行框架柱剪力调整时就会有非常严重的影响，这主要是由斜撑的特点和作用来决定的，斜撑主要还是用作水平方向的支撑，但仍然需要承受竖向上一定的载荷，这样一部分载荷产生的剪力是不能够忽略的，因此，剪力调整问题的良好处理将在相当大程度上提升钢结构设计的稳定程度。

2.3 强柱弱梁的设计

强柱弱梁注重的是建筑设计中柱、梁的整体性问题，这是由于钢结构在面临很大的载荷时需要塑性铰出现在梁上而不是柱子上，这样才可以确保钢结构整体在使用过程当中不会产生瞬间损坏，并且在经过一定的外力作用后还能够在很短的时间内快速恢复原始形态。国家的标准对于这些方面有比较明了的规则和条件，强柱弱梁的设计必须对其弹塑性进行计算和分析，只有满足以上要求时才能够认为其合格可用。

3 钢结构稳定性设计的影响因素

钢结构稳定性设计原则的提出实际上就是基于钢结构稳定性设计的具体特点，因此下文中进一步探究钢结构稳定性设计的特点，具体包括三个方面：一是整体刚度与钢结构失稳之间的关系，这两者之间的关系十分密切，钢结构刚度好坏直接由其整体构成来决定，正是因为这样，钢结构稳定性就成为了钢结构的重要问题。二是钢结构的整体稳定性问题，上文当中已经明确指出，无论是钢结构整体还是钢结构的组成部分，其性能都会对钢结构整体稳定性产生较大影响，因此在实际建设过程当中，在对钢结构稳定性问题进行处理时，就要把握整体观念，并于此同时关注结构内部各个层面的状况，如发现钢结构内部出现细小形变，就要考虑到这非常有可能对钢结构的整体内力分布带来影响，最终影响整体的承载能力。三是钢结构稳定具有相关性的问题，同样是需要设计师予以一定关注的。

4 钢结构稳定性的具体分析方法

在对钢结构稳定性问题进行探究和解析的时候，都是在外荷载作用的条件下进行的，所以对形变以及对结构或构件不稳定的须同时进行，下面建议了两个常见的有用措施：第一个是静力法，所谓的静力法，实质上是通过静力平衡方法，与已产生了细微形变的钢结构受力作用相结合来创建平衡微分方程，依据此获取临界载荷，进而对钢结构的稳定性进行确认。第二个是动力法，动力法主要针对处于平衡状态的结构体系，这种体系若施加微弱的干扰就会使它产生振动，并且在这种条件下结构形变或者是振动加速度都和结构荷载有密切关系，当荷载比极限荷载值低时，加速度方向与形变方向相反，而荷载去除运动变为静止，则结构又恢复到平衡状态。

5 结束语

社会经济发展迅猛，我国建筑行业也长期处于良好的发展势头当中，而建筑行业飞速发展状态下安全问题也不容小视，建筑设计师必须要在这样一个方面做足功夫。建筑中钢结构稳定性设计问题，绝非简单的在施工阶段付诸行动即可，而是需要从设计阶段就开始做好各个方面的工作，是一项责任十分重大的任务，直接关系到人民群众的生命和安全，以及整个建筑工程本身的经济效益和社会效益。

参考文献：

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