分析建筑工程项目中钢结构设计中的稳定性

2020-02-16惠晓飞

建材与装饰 2020年5期

惠晓飞

（山西省工业设备安装集团有限公司山西太原 030000）

经济的快速发展，对建筑领域的发展也起到了良好的推动影响和作用，建筑工程项目在规划和建设过程中，不仅种类越来越多，范围也越来越广，规模越来越大。而无论是对于现代建筑物进行建设或者是针对一些公路桥梁进行规划和建设，钢结构在其中都是必不可少的重要存在。钢结构在实际应用过程中，由于其自身具有非常明显的优势特点，比如强度高，性能坚固稳定等，所以在建筑工程的项目中应用的相对比较广。钢结构在应用时，主要是将钢作为主要材料，钢结构主要分为型钢和钢板这两种不同的形式。在建筑工程项目的规划设计以及具体建设过程中，钢结构设计在其中具有不可替代的影响和作用。但是钢结构在实际应用时，仍然会受到部分因素的影响，导致钢结构的稳定性无法得到有效保证。所以必须要对现阶段存在于其中的问题进行分析，这样才能够保证钢结构在建筑工程项目中的应用效果。

1 建筑工程项目中钢结构设计缺乏稳定的主要因素

钢结构是近年来在建筑工程项目规划和建设过程中非常重要的结构类型之一，钢结构设计的整体质量和水平，将会直接影响到建筑工程项目的建设质量。要想从根本上保证建筑工程项目在规划和建设过程中的质量、安全性和稳定性，就必须要将钢结构自身的稳定性作为其中的主要判断依据和评价标准。但是，如果是从设计、具体施工等角度出发，不难看出在实践中由于结构自身具有多样性的特征，所以其自身的稳定性也很难得到有效保证。钢结构在实际应用过程中，与传统的钢结构混凝土结构相比，钢结构自身需要利用多种不同类型的节方式，其中比较常见的就是梁柱承载力等，同时还要对会影响钢结构稳定性的诸多因素进行判断和分析。

1.1 极值点失去稳定性

建筑工程项目在建设过程中，由于钢结构在其中具有非常重要的影响和作用，会直接影响到整个建筑物的建设质量。所以对于建筑钢材制作而言，如果其自身的偏心受压构件相对应的极限点在达到标准要求或者是规定的程度之后，无法保证其自身的稳定性，那么就会导致极限点出严重的稳定性失衡现象[1]。与此同时，偏心受压现象也会经常会出现，尤其是在一些非对称结构的构建和具体应用过程中更是如此。由此可以看出，由于在实践中设计与应用之间无法形成有效的匹配，那么势必会导致其自身的稳定性无法得到有效保证。

1.2 分支点缺乏稳定性

在对导致钢结构稳定性失衡的诸多因素和条件进行分析和研究时，不难看出分支点的稳定性失衡也是其中比较常见的一种现象。导致这一现象出现的根本原因之一就是由于分支点结构设计缺乏科学性和合理性，最终影响到局部的稳定性状态。除此之外，对于一些相对比较完善的直杆轴心而言，其与平板受压面的屈曲现象，也会体现在分支点稳定性失衡当中。

2 建筑工程项目中钢结构设计稳定性的保证措施

2.1 静力平衡法

众所周知，钢结构设计是建筑工程项目在建设过程中非常重要的一部分，会直接影响到建筑工程项目的施工质量。要想最大限度保证钢结构自身的稳定性，就必须要结合实际要求，对一些先进的技术手段、控制方法等进行合理的引进和利用，这样才能够为钢结构设计质量提供有效保障。在具体操作过程中，可以对平衡法进行合理的引进和利用。这种方法当中主要会分为两个部分：①静力平衡法；②中性平衡法。在对钢结构平衡装进行分析时，其自身的稳定性很难在实践中得到及时有效的判断和分析。在这种形势下，就必须要结合实际要求，与外部荷载进行有效结合，这样可以对平衡法进行合理利用，同时还可以对弹性结构体系平衡路径的最终分岔点所对应的临界荷载等进行最终确定。在具体分析和操作过程中，要提高对平衡分岔点弹性稳定问题的重视程度，同时还要对其进行深入分析和研究。在经过一系列的研究之后，发现分岔点通常会涉及到微小的变形结构、原结构状态这两种，这两种状态比较相似[2]。平衡法在提出以及具体应用过程中，通常情况下必须要与结构微小变形的应力状态来对其进行分析，这样有利于实现对分岔屈曲荷载平衡方程合理的构建，同时还可以对其中的最小解进行计算和分析。要想保证该方法在应用过程中的有效性和针对性，就必须要在具体的结构构建和利用过程中，获取到符合实际要求的屈曲荷载，这样可以为钢结构的稳定性提供有效保障。

2.2 能量法

建筑工程项目在规划和建设过程中，钢结构设计一直以来都是其中非常重要的一部分，钢结构设计的整体质量和水平，将会直接影响到建筑工程项目的建设质量，同时还会影响到建筑物在后期使用过程中的安全性和稳定性。所以在对钢结构进行设计时，必须要利用科学合理的方法，保证钢结构设计的稳定性。在对结构体系进行构建和具体应用时，不难发现结构体系在最初的位置、或者是平衡状态，势必都会受到来自于临界荷载不同程度的影响。在对临界荷载进行确定时，可以通过势能驻值的条件来进行确定。这种方法就是能量法，在该方法的实际应用过程中，总势能的大小会直接对结构体系的原始位置产生一定的影响。在对整个过程进行分析和研究时，不难发现如果外部负载相对比较小，同时又无法达到一定标准值时，那么总势能在其中也会比较小。所以，在此时结构体系的整体位置相对比较稳定。但是如果外部荷载比较大，甚至已经大于该定值，那么总势能也会随之越来越大。这样就会导致结构系的原始位置会出现严重的不稳定情况。在这种形势下，可以结合实际要求，对势能定理进行科学合理的利用，同时还可以对临界荷载值进行计算，这样可以对钢结构的稳定性提供有效保障。

2.3 动力法

结构体系如果是处于平衡稳定的状态下，那么如果遭受到外部严重的荷载影响，势必会产生非常严重的振动现象。动力法在提出以及具体应用过程中，其实该方法主要是将动力学作为基础，实现对钢结构稳定性的深入研究和分析。在这种影响之后，系统出现的位移幅度，将会直接影响系统的临界荷载，速度的缓慢变化形势也可以被看作是边界的基本条件。如果外部出现严重的干扰现象，那么钢结构自身的外荷载无法达到极限值要求时，虽然出现了严重的变形现象，但是钢结构在此时的变形位移，通常其自身的方向会在相反的方向上进行加速处理。也就是可以相互之间实现有效的抵消。如果变形方向与位移方向甚至是与加速度方向全部都一致时，那么相互之间可以实现相互促进的状态。在保证可以及时将外力清除的基础上，可以促使运动实现持续运行，这样钢结构就无法保证其自身的稳定性。所以可以通过动力法在其中的合理利用，得到钢结构在临界状态下的荷载，这样才能够保证钢结构的稳定性。