建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点研究

2020-11-25陈凤

建材发展导向 2020年23期

陈凤

（合肥工业大学设计院（集团）有限公司，安徽合肥 230000）

1 稳定性原则

1.1 稳定性设计方式的统一性

钢结构设计工作，应采取的设计原则为：设计与计算应具有统一性，以此保障构件稳定性，提升钢结构的整体设计效果。节点连接视角观之，弯矩位置的力传递表现存在差异，差异性表现分别从钢结构的刚度与柔度两个视角予以区分。桁架位置的设计工作，应以控制杆件偏心为主。结构稳定性设计工作，对钢结构细部构造拥有较高设计标准，比如简支梁结构，设计其抗弯性能时，拥有不动铰支座的设计规范，此规范用于有效控制位移量，使其在规范平面内完成移动。

1.2 整体稳定性设计

钢结构的设计工作取决于平面体系，钢结构稳定性设计工作的具体内容有：桁架、框架。在设计期间，以钢结构结构稳定性为基础，尽可能地规避钢结构发生失稳问题。为此，开展结构整体设计工作具有必要性，从钢结构的支撑点位落实构件设计工作，保障其整体稳定性。

1.3 结构设计的实用性

结构设计工作，包括单层框架、多层框架两类结构设计项目，采取的设计原则为：框架柱稳定性计算分析。借助稳定性分析方法，明确框架柱稳定性的所需参数，比如柱长度系数，以此保障设计与计算具有一致性。稳定性分析与计算，包括两个假定：一框架柱子存在同时失稳的可能性，二柱子失稳的关键因素为受力临界值［1]。结合假定内容，参考框架柱子稳定性设计数值，应对钢结构临界值开展计算分析，计算依据为：固定式单一假设、典型的设计分析。

2 设计重点

2.1 荷载

设计钢结构时，设计工作重点为对称结构布置，以此有效控制结构发生扭转问题，保障上下结构具有贯通性，以此提升建筑结构整体刚度的连贯性，提升钢结构稳定性。设计工作应设定“L”、“T”两种钢结构外形，保障钢结构应用功能得以施展。钢结构在设计其位置时，尽可能地将钢结构设计在建筑结构的外围，以此增强建筑整体性能，使建筑工程具有较高的抗扭曲性能，减少建筑结构发生变形。在结构设计工作中，应采取优化措施，剔除不必要的工作设计环节，提升设计工作效率。设计人员应在工作中，将钢结构刚度属性、结构核心性能、几何设计三项内容保持在相同基准层次，以此增强作业团队施工建设的规范性，提升钢结构整体稳定性。

在设计结构扭转性能时，设计人员应充分考量水平承载力的影响因素。针对稳定性干扰因素，充分考虑强度设计需求与特殊条件。例如，简支梁结构，在设计其抗弯强度时，结合铰支座的设计理念，包括位移控制、平面允许转动两个方面。

2.2 防火

防火设计工作，主要表现在耐火建材选择、防火涂料应用两个方面。在建筑工程建设期间，钢结构在开展防火设计工作时，应考量的设计因素有：防火等级、防火措施、具体流程等，以此提升结构设计的防火效果。在选择防火涂料类别时，应以较厚涂料类型为首选，重点选择质地坚硬的防火板材。在确定防火建材的基础上，科学选择钢结构节点，适当加强节点位置的防火性能，提升建筑工程整体防火效果。在耐火建材选择期间，应以耐火性钢材为优选，比如薄型耐火建材。在设计吊顶时，应防火处理压型板材，科学开展防锈工作。在设计钢结构防火性能时，应结合防火的设计标准及其等级，规划多重设计方案，从中选择具有执行适应性的设计方案，保障建筑工程整体防火性能标准性。

2.3 防腐

钢材结构发生腐蚀现象有两种情况：电化学、化学。两种腐蚀问题，均在不同程度地削弱钢材性能，使钢结构强度降低，削弱钢结构支撑的耐久性。应采取的防腐设计为：在钢结构表面涂装防锈漆，以此提升钢材防腐能力，减少钢结构发生腐蚀问题，提升其耐久性。涂装形式有两种：永久与半永久。综合考量建筑工程的经济运行成本、作业的具体规划等内容，防腐设计工作实施途径有：保养、维护，综合确定涂装形式。在防腐设计工作期间，有序开展市场调查，科学统计在多个地区、各类应用环境中，采取适用性防腐设计，加强钢材腐蚀情况调查，完善防腐作业方案，使其具有较高的应用性，保障建筑工程有序完成作业任务［2]。

2.4 确定临界值

在失稳问题中，引出了钢结构临界值概念。结合通用计算方法，确定临界压力数值，应采取的计算方法有：压力求解、折减系数。与此同时，开展钢材质检工作较为关键，有助于保障钢结构的整体稳定性。在建筑工程作业期间，参照钢结构的设计需求，分析整体结构性能，精准获取临界值。当F=Fn时，钢结构弯曲性能约等于0，此时应增强钢结构的稳定性。在计算弹性时，应考量的因素有：结构整体性、其他属性。具体计算分析流程为：开展二阶分析，确定构件柔性；利用叠加原理确定应力分布。