钢结构中梁的整体稳定和支撑

杨福志

浙江天工金属结构有限公司 浙江 金华 321000

1 钢结构的主要施工技术

1.1 建筑钢构件现场吊装

建筑钢结构的施工设备要符合施工的具体要求，在钢构件的吊装过程中，一般钢梁和钢柱之间的重量应该在2～4t之间，最高不超过5t，但是由于受一些不稳定因素的影响，比如道路或者是施工环境，在进行钢构件吊装时需要使用25t的吊车，并且需要采用单点起吊的方式，但是如果是针对施工中次梁吊装或者是拉条的工作，则需要使用8t的吊车。还需要说明的是，在使用25t吊车进行吊装时，要注意连接好钢柱和吊索，并且要把钢管柱利用旋转阀进行提升。在吊装过程中，如果出现了扭曲或者是变形的情况，需要做到随时调节钢梁，在施工吊点中设置钢丝，吊索和水平面之间的角度要控制在45～60度之间，最后施工人员需要保证钢管柱处于水平或者垂直状态。当然如果在吊装时部件比较复杂，可以利用双机进行台吊，而且为了保证构件受力均匀，可以让螺栓穿入到构件中来保证吊装时施工的稳定性。在完成吊装工作后，还要进行钢管的质量检测。

1.2 螺栓连接

在建筑钢结构施工过程中，由于螺栓连接操作方便，并且不需要耗费较长的时间，所以在建筑钢结构施工中被广泛采用。螺栓连接在建筑钢结构施工中可分为高强螺栓和普通螺栓。针对不同的施工要求，还要对螺栓摩擦面的实际抗滑指数进行检测，以高强螺栓为例，不仅要确定其厂家的生产批号，还要保证螺栓在钢结构的实施施工过程中的应用效果。一般高强螺栓在安装时不能兼做安装螺栓，应先使用安装螺栓和冲钉。另外在建筑钢结构施工安装过程中还要保证钢结构安装的准确性，保证栓孔之间相互对称，螺栓连接要紧实标准。

2 钢结构梁失稳因素分析

钢结构的稳定性是判断建筑工程质量和安全是否达标的重要关键性指标。在实际施工过程中，由于钢结构具有多种多样性的特点，钢结构的连接方式有多种不同方式，承载力也就有节点、梁柱和拱等不同的承载力，这也就使钢结构的稳定性受很多不同因素的影响。具体来分析主要有以下几点：①极值点失稳。当建筑钢材制作的偏心受压构件的极限点在达到某个极限值后，失去稳定性是比较常见的现象。所以说在建筑施工过程中会普遍存在偏心受压现象，尤其是在设计非对称或者是某些特殊形状载荷的时候，如果设计和应用之间不能相匹配，也就容易产生不稳定情况的发生。②分支点失稳。分支点失稳主要是由于在分支点的结构设计上不够科学合理，从而导致局部钢结构失稳。除此之外，完善直杆的轴心时会出现平板受压面屈曲的情况，也属于分支点失稳。③跃越失稳。这种失稳主要是指钢结构在施工过程中，一段时间处于平稳，一段时间处于失稳状态，在失稳和平稳两种状态中跳跃，从而造成整体结构不稳定，这也会严重威胁建筑的质量和安全。所以在实际建筑施工过程中，如果出现有这种跳跃失稳情况发生时，就需要及时并调整钢结构的特性，保证整体稳定后再进行继续施工工作。④其他失稳情况。在钢结构施工过程中，除了以上几种失稳类型外，还有这样一些特殊情况，比如当钢结构发生了某些外力作用、变形、遭受腐蚀，或者是温度条件的变化时，钢结构整体的失稳情况也会发生。

3 提高钢结构梁整体稳定承载能力的几点措施

为了保证钢结构梁不出现侧向失稳事故的发生，尽量提高钢梁结构整体稳定的承载能力。我们主要总结了以下几点防止钢梁失稳的措施：①强化钢梁侧向的支撑体系。通过钢筋混凝土和钢板密铺在梁的受压翼缘，并将它们牢固连接，这不仅可以阻止梁受压翼缘发生侧向位移，还可以不计算钢梁的整体稳定性。还有一种情况也可以不计算钢梁整体的稳定性，就是针对H型钢或者是截面工字型简支梁受压翼缘自由长度与其宽度的比不超过某个限定值时。当然如果这些两个标准都不能满足的话，就可以在钢梁规定的范围内长度设置几个侧向支撑或者扭转支撑，如果设计支撑的刚度和强度达到了一定标准，就可以大大减小钢梁的计算长度，从而提高钢梁侧向失稳的载荷临界值。②钢梁两端的支撑条件。钢梁容易失稳还与钢梁两端的约束有关，约束越强稳定性越差。因此，当钢梁支撑条件一样时，用固支梁比简支梁具有更好的稳定性。③ 科学合理设计截面类型和尺寸。造成钢梁结构侧倾失稳的一个重要因素就是横截面的侧向刚度比较小。所以科学合理设计横截面的类型和尺寸，就可以提高横截面的侧向刚度，从而使钢梁的整体稳定承载力得到增强。④钢梁的生产工艺和品质。钢梁的生产工艺和品质也是影响钢梁稳定的重要因素，优质的工艺和品质自然能是钢梁的材料弹性模量能达到设计值，而且优质材料可以避免很多后期容易出现失稳状况。

4 支撑结构方案分析

箱形截面对于桁吊梁以下钢柱的承载强度较好，与热轧H型钢相比，箱形截面由于可以保证两个方向受力，且受力比较均衡，所以在同等受力情况下，箱形截面平面内截面尺寸较小，基础短柱不会太大。另外，箱形截面由于没有作为侧向支撑力的墙面，所以为保证桁吊梁水平制动和钢柱侧向稳定，在桁吊南北运行方向，桁吊牛腿标高距离地面的中间位置，设置两道横梁。这样不仅可以有效减小钢柱的计算长，而且减小了钢柱的截面，同时也减少了材料用量。为了保证钢结构的稳定性，如果在竖井内立4根较长的的立柱，可以采用横梁朝两个方向进行拉结，这样就可以形成比较稳固的框架结构体系。还可以在-16m标高的地方用横梁把截面和南北两侧的坑壁进行拉结，横梁的上方架起来钢柱，用槽钢进行多点连接。箱形截面在选用时，处理了要计算单品钢架建模外，还要验算水平和竖向载荷的单独建模，使其都满足支撑结构的设计要求。

结束语：综上所述，随着经济的快速发展，步伐越来越快的城市化进程不仅带动了我国建筑行业的繁荣发展，也规范了建筑行业的质量和安全。在建筑行业的规模和质量不断提升的背景下，钢结构梁的稳定和支撑问题就显得尤为重要。建筑设计师在设计钢结构梁的问题时，不仅要考虑钢材料结构的施工技术，还要对钢结构梁的稳定和支撑做出科学合理的设计方案。因为这不仅关系到建筑的质量和安全，更是涉及人民生命和财产，影响到整个社会的经济效益，所以设计人员要从人民生命安全角度考虑，努力进行研究和探索，为我国建筑事业做出应有的贡献。