建筑工程中钢结构设计的稳定性研究及设计要点

蔡涛涛

常州德茂自动化科技有限公司

建筑工程中钢结构设计的稳定性研究及设计要点

蔡涛涛

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近年来，建筑行业呈现出蓬勃的发展趋势，建筑规模与数量与过去相比已经不能同日而语。建筑工程的质量与使用寿命也逐渐受到各方面的广泛关注。钢结构的应用能够保证工程的进度与结构性能，受到行业人士的青睐。但是，由于其对于保证工程整体稳定性的重要作用，若质量不完善也会给工程造成显著的影响，对其设计的稳定性与设计要点进行分析具有一定的必要性。

建筑工程；钢结构设计；稳定性；设计要点

本文首先对钢结构进行概述，然后对钢结构设计的稳定性进行分析，指出其计算方式与存在的有关问题，以便设计方案具有一定的科学性与针对性，保证钢结构具有合格的稳定性，使整体建筑结构得到进一步优化，保证建筑工程的质量安全。

1.钢结构概述

钢结构，顾名思义，主要成为为钢材，是建筑结构中应用比较广泛的类型。在对其进行运用的实际施工中，由于钢材整体上刚性、强度、变形能力具有明显优势，所以在超重型、大跨度建筑中有着比较普遍的应用。钢结构工作原理与工程力学相契合，材料具有较高的韧性，在变形中对动力荷载具有一定的承受能力。在建筑工程中应用钢结构作为建筑结构能够有效为工程进度、工程质量、工程效率提供有力保障。另外，钢结构能够使机械化程度较高的生产项目更加密闭与精确。

2.建筑工程中钢结构设计的稳定性

2.1 稳定性的计算方式

现阶段对稳定性进行的计算方式为轴心压杆方式，使用临界压力求解与折减系数。在计算过程中，能够利用欧拉公式对临界压力进行推导与演算，将结果运用在对稳定性进行的计算之中。另外，将钢结构的稳定性特点作为依据对稳定性进行深入分析。限制稳定性的原因很多，重点表现为杠杆与杠杆之间是否能够达到稳定性要求。钢结构是由众多杠杆组成的，若其中某个杠杆出现超出正常范围的变形或者稳定性失常等现象，与这个杠杆进行刚性连接的杠杆稳定性就会被影响。

在对钢结构弹性稳定性进行计算时，不仅需要对上文中提到的分析特点加强重视，还要考虑到其它的影响因素。包括：钢结构中的柔性构建。柔性构件容易发生形变，对整体的稳定性影响已经达到不能忽视的程度；不能使用用力迭加方式，该方式与钢结构相关性特点背道而驰，很大程度上影响计算结果。

2.2 稳定性的分析方式

2.2.1 静力法。该种方式的应用原理是与已经出现细小形变的结构的受力条件进行结合，将这些受力条件作为依据进行相对平衡的微分方程的建立。然后使用该方程进行变形构件受力临界相关负荷的精确计算。

2.2.2 动力法。钢结构整体处于稳定状态时，如果被外界干扰，会引起整个体系的振动，这种情况下使用该种方式能够进行准确分析。钢结构承受的荷载能够显著影响其整体的稳定性，当钢结构受到外力作用发生形变或者振动速度加快时这种影响尤为明显。如果钢结构的荷载数值比极限值低时，加速度方向就会不同于钢结构变形方向。

2.2.3 能量法。该种方式适用于钢结构已经具备使形变发生的有关受力条件情况。在钢结构整体状态相对平衡时能够得出钢结构总体势能。

3.建筑工程中钢结构设计要点

3.1 荷载设计

在设计过程中，要将对称结构作为主要结构，尽量保证结构不发生扭转，为刚度连贯性并且保持稳定的变化提供保障。将钢结构设计为L、T两种形态能够将钢结构作用发挥出来；将钢结构布置在结构外围，能够在很大程度上提升整体结构抵抗扭曲与变形的能力。为了保证钢结构具有良好的稳定性，施工人员应该严格遵照设计规范开展工作；在扭转上，设计师要重视影响水平承载力的多种问题。

3.2 防火设计

即为选用耐火的材料与防火涂料。在实际工程中，防火设计的依据为项目的防火等级、种类、具体情况。选用防火涂料的要求为：厚度达标、黏结强度大于0.05兆帕斯卡。另外在其外部需要涂抹硬度较强的防火材料。在钢结构节点位置进行防火材料的填涂，能够提高该位置防火性能，保证整体防火系数。对于钢材的选择，要使用耐火型材料。若不能达到防火标准，能够使用薄型耐火材料。进行吊顶设计时，要对压型板材进行防火、防锈处理。

3.3 防腐设计

包括电化学、化学腐蚀两种类型。腐蚀会造成钢材强度降低，使用周期缩短。所以，在进行钢结构的设计中，防腐工作是不能忽略的重要环节。一般情况下，采用在钢材表层涂抹防锈漆的方式，能够在一定程度上保护钢材免受腐蚀。为了保证工程的经济效益与施工进度，在进行防腐设计时应该对保养、后期维修保护等情况进行分析，选择合适的涂装方式。在设计中应该对钢材的腐蚀等级进行充分市场调查，根据工程所处地域与实际情况，制定科学、适用的防腐措施，保证工程的使用寿命与性能。

3.4 稳定性设计

为了保证建筑工程具有良好的稳定性，需要进一步加强钢材质量的检查与测试。在实际工作中，将设计方案作为参考，分析钢结构整体的框架，对临界值进行确定。在对弹性稳定进行计算的过程中，需要重视结构的整体性与其它特点。例如二阶分析，该种分析对于柔性构件而言，具有十分重要的作用，由于柔性构件容易受力产生形变，对结构内力的影响比较大，再如迭加原理，只能在应力问题上应用，不适用于弹性计算。

4.结语

建筑行业与建筑技术的发展，使得钢结构的应用优势已经被广泛认可。为了保证其作用的发挥，需要严格设计要点进行相关工作。在设计中，对工程实际情况进行充分分析，采用科学实用的计算与分析方式，保证钢结构质量。在进行钢结构设计方案的确定时，要依照相关工程标准与工程所处的区域环境特点对钢结构设计中的相关要点进行充分研究，保护设计方案与工程要求相适应。

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