建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点探究

李邱冀

【摘要】如今，高层建筑数量及规模不断扩张，缓解了城市可开发土地资源供应紧缺的现状。由于高层建筑自体重量较大，对基础结构的承载负荷力也提出了更高的标准要求。而采用钢结构工程设计，可以提升施工效率，压缩投资成本，增大工程综合效益。

【关键词】建筑工程;钢结构设计;稳定性;设计要点

【中图分类号】TU391

【文献标识码】A

随着我国城市建设水平不断提升，新建工程数量越来越多。钢结构在当今建筑领域中的应用愈加广泛，具有抗震性好、质量轻、工期短和美观等优势。特别是在高层建筑领域中，钢结构也迎来了发展契机。钢结构在我国的应用时间较短，所以在钢结构施工图纸设计中容易出现细节性问题，影响钢结构整体的稳定性、安全性，为了保证工程建设质量，需要针对钢结构设计图纸问题，采取针对性的解决方案，做好监督检查工作，抓住每个设计细节，从而实现最终的设计目标。

1、钢结构设计稳定性原则分析

1.1保证结构稳定性的设计原则

由于钢结构相对特殊，其结构通常非常复杂，因此工艺设计难度也相对较大，当前设计信息技术不断发展，运用信息技术对钢结构设计稳定性以及应力分布情况进行检测的模式较为普及，设计中必须多方面考虑钢结构的承载效果。要结合建筑施工环境、建筑使用过程中的荷载系数以及水平层面的稳固需求进行综合分析，同时一定要充分考虑建筑使用区域的抗震系数，确保结构在使用中的抗震能力，由于钢结构构件，尤其是一些细小构件通常为应力集中的结构，因此必须科学设计提升其稳定性与承载效果，为建筑钢结构总体使用效果优化提供保障。

1.2针对钢结构剪力进行协调设计

目前，建筑工程形态愈加复杂，不对称设计广泛存在于建筑施工中，其逐渐形成了一种建筑潮流，因此，斜柱使用频率越来越高，斜柱相较于垂直构件其具有一定的倾斜角度，想要保证建筑物稳定就必须设计一定的剪力。设计师在设计钢结构具体内容时，通常会为了简便，将垂直构件表述为柱子，将斜柱表述为斜杆，这种设计方式虽然不会影响建筑物实际稳定性，但若调整剪力容易受到干扰。于斜柱来讲，它具有水平受力的功能，但是垂直向也需要荷载，若设计师忽略了垂直向的荷载，则会造成剪力误差，进而影响建筑工程钢结构稳定性。基于此，设计师在实际设计环节，结合建筑工程实际状态，若需要进行剪力设计，必须坚持剪力调整设计原则，针对具体施工状态灵活调整剪力，进而保障钢结构稳定性。剪切力在钢结构使用中相对复杂，设计中要对剪力情况进行综合分析，并做好应力调整设计。

1.3强柱弱梁设计原则

若钢结构设计具有实效性，质量较高，则若水平承载过大或者需要强力荷载，塑性铰会出现在梁上，但若其设计质量较低，其会出现在柱子上。基于强柱弱梁设计原则能够增强钢结构抗压能力，以提高强力下的钢结构荷载能力，使其能够快速恢复到正常状态。目前钢结构稳定性在设计方面需要对其进行分析与计算，进而保证塑性铰能够呈现在梁上。需要构造与计算相一致，在设计时要求计算结构与实际构造相一致，特别是注意钢结构的抗震效果，要求其性能与建筑工程结构相符。

2、建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点

2.1提高钢结构设计的可行性

在钢结构设计中要重点考虑稳定性问题，一旦钢结构失稳，会造成极大的经济损失。很多钢结构失稳事故都是由于设计人员经验不足，在结构设计中出现了较多薄弱部位。所以要结合钢结构基本理论，合理展开设计。在选材设计中，不同工程选择不同材料，在钢筋结构不是以强度计算控制，而是通过稳定性控制时，一味地提升钢材牌号只会造成资源浪费。此时选择低牌号钢材才更具经济性。在板厚取值设计中，在钢梁高度在一定范围内，相比厚度增加，加宽翼缘更加有效。如Q345钢在厚度16mm～40mm，钢材强度f为295N/mm2，钢材厚度在40mm～63mm，钢材强度f为290N/mm2，通过规范确定钢材强度值来看，从36mm板厚跨越到42mm板厚时，f损失过大，得不偿失。此外，在设计当中，超长构件拼接位置、柱间支撑节点设计，除了要满足受力需求，还需要全面考虑吊装重量、运输长度，这样有助于降低钢结构施工成本。

2.2有效預防钢结构腐蚀

钢材料的化学性质活泼，并且在应用于具体的建筑设施后长期与外界环境接触，导致钢材料发生缓慢的氧化反应，造成严重的钢结构腐蚀。为了最大程度地避免钢结构腐蚀，在进行钢结构设计时就应该充分考虑针对腐蚀的预防措施。在目前的钢结构设计过程中，要在提升建筑的景观性基础上，强化钢结构的抗腐蚀性能，设计人员需在具体的方案中提出对于钢结构材料进行喷锌或喷铝施工，使锌、铝等活泼金属与空气发生氧化反应形成的致密氧化物附着于钢结构表面，将钢结构与外界环境隔离，从而有效提高钢结构的防腐性能。但在具体的施工作业过程当中，施工人员在对钢结构进行喷铝、喷锌工作之前，应当在钢结构表面涂抹电阻大、附着力好的保护材料，避免喷锌、喷铝的过程中发生电化反应，对钢结构造成腐蚀。

2.3动力设计方法

动态方法主要是运用在结构动态稳定性计算当中。若是它因为轻微影响而振动，那么便说明了振动加速与结构变形已反映到结构应力之中。若是静态静载荷值很小，那么形变方向与加速度不同，干扰彻底消除之后，运动会不断变化成为静态，而且结构平衡状态会保持稳定状态。若是稳定性与负载是在基于最大负载条件下发生变化，那么变形方向与加速方向是相统一的，在干扰消除以后，这种移动也会消除。它依旧处在发散状态，所以结构平衡状态是处在不稳定状态，而临界状态属于负荷而且属于一种结构不稳定的负荷。依照结构振荡频率是零的条件进行分析研究。

结语：

总之，在我国建筑行业发展中，结构设计的稳定性与建筑总体使用安全性紧密相关，在针对钢结构进行设计的过程中，要对其结构应用需求进行全面分析，并通过计算对各节点应力集中情况进行设置，提升钢结构总体应力稳定效果，为建筑总体结构使用安全提供基础条件。

参考文献：

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