建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探讨

曾宪伟

0 引言

由于现代化城市建设的速度越来越快，城市当中的建筑物不断增加。为了让建筑工程钢结构设计得到更好的使用，设计人员结合最新的科学技术对建筑工程钢结构的设计方法进行改进，使得钢结构变得更加合理化、系统化。对于钢结构而言，与其他建筑材料有着很大的不同，能够对资源进行有效节省，让建筑达到节能减排的效果。在实际建筑工程中，钢结构设计依然存在很多方面的问题，相关人员如果不对这些问题进行合理的解决，会对钢结构的稳定性产生严重的影响，因此应该对钢结构的稳定性进行严格的把控，对人员的安全提高重视。

1 建筑工程钢结构稳定性的设计优点

1.1 钢结构的多样性

对于钢结构而言，要想让其拥有较高的稳定性，就必须对钢结构的设计提高重视，避免钢结构受到设计方面的影响。设计人员在对钢结构进行设计的时候，应该对设计的所有环节都提高重视，并对其进行充分的思考，特别是钢结构的受压部位，在对其进行设计的过程中，应该对钢结构的稳定性进行充分的考虑。在一些建筑工程当中，钢结构很容易受到结构变形的影响，使钢结构受到了严重的压力，容易导致钢结构失去稳定性。

1.2 钢结构的整体性

在建筑工程当中，钢结构是最为重要的组成部分，通常情况下是由多个部件共同组成。钢结构如果有一个部件出现了问题，就会产生严重的连带反应，从而对其他部件产生十分严重的影响，甚至会对钢结构的整体稳定性产生十分严重的影响。

1.3 失稳与整体刚度

对于钢结构而言，稳定性与承受能力都会受到自身刚度的影响，并且钢结构的刚度还会对钢结构的整体构成产生十分严重的限制。因此，稳定性成为整体钢结构最为重要的核心。只有保障钢结构的各个部分拥有稳定性，才能够避免整个建筑结构受到影响。如果在实际使用当中，钢结构内部出现了一定程度的变形，就会对内力的分布产生十分严重的影响，甚至会对局部产生一定程度的弱化，从而对建筑物的整体承载能力产生严重的影响。

2 建筑工程中钢结构稳定性的设计原则

相关人员在开展建筑工程的时候，只有保障钢结构的设计能够拥有较强的稳定性，才能够让整体建筑拥有较高的安全性，相关人员必须对钢结构设计当中所有部件提高重视。

2.1 确保各个组成部分以及整体体系

在进行建筑工程的过程中，相关人员必须对建筑工程特点进行充分的分析，主要是因为建筑工程质量的好坏会受到钢结构好坏的影响，甚至会对建筑的安全产生影响。因此，钢结构的稳定与钢结构的好坏产生直接联系，相关人员在对钢结构开展设计工作的时候，对钢结构的稳定性进行严格的把控，避免钢结构出现失稳的情况。设计人员在对钢结构设计的时候，由于前期具有一定程度的复杂性，所以设计人员可以使用一些先进的技术设备与专业的数据分析，严格检查钢结构的各项指标。只有对钢结构进行最为详细的质检，才能够对钢结构进行有效的使用。在对钢结构进行参数指标检查的时候，需要对很多方面开展检查工作，比如钢结构的抗震强度系统、结构的阻尼比、水平荷载等。其中水平荷载在建筑工程的施工环境当中，应该保障竖向荷载为零，这样才能够让水平荷载为零。可是在实际施工当中，荷载程度会有很多不同，特别是风荷载，会对建筑水平的稳定性产生严重的影响。

2.2 剪力调整问题

随着时代的不断发展，建筑物设计变得越来越复杂。在建筑工程当中有不少建筑的设计是以不对称为主，所以在进行建筑设计的时候，一般都是使用斜柱开展建筑施工。相比于其他垂直部件，这种部件有更加分明的棱角，还有更严重的倾斜度。因此，设计人员应该对建筑构件拥有更高的剪力要求。在实际的建筑工程钢结构设计当中，很多设计人员为了便利，把垂直构件改为柱子，把斜柱作为斜杆，这种设计虽然存在着一定的不合理性，但是却不会影响建筑结构的稳定性。如果对框架柱进行剪力调整，就会产生十分严重的影响。除此之外，建筑竖直方向与水平方向都拥有支撑柱，这样就可以把斜柱当作水平方向的支撑柱子，使竖直方向缺乏支撑力度，对剪力计算造成严重的失误，从而导致钢结构的稳定性变得更差。

2.3 强柱弱梁的设计

设计人员在对钢结构进行设计的时候，应该注意柱与梁之间的整体性。只有对钢结构进行更加合理的设计，才能让钢结构拥有较大承受力，一旦出现水平荷载较大与强震的时候，梁可以对压力进行绝大部分的承受，让柱子承受较少的压力，避免建筑受到压力与强震的时候出现坍塌等情况。正是因为梁的设计一定拥有较大的抗压性，才能让其恢复到原始的状态，从而最大程度地减轻压力，让钢结构拥有较强的稳定性。

3 建筑工程中钢结构稳定性的分析

3.1 静力法

对于静力法而言，其实就是把所有微小变形的结构受力条件进行结合，根据相关条件对其进行微分方程平衡的建立。相关人员可以根据这些方程对临界荷载进行相应的计算。然而在实际的使用过程中，要想对相关平衡的微分方程进行构建，就必须在设定当中遵守一定的规范，比如构件应该是截面的直杆，还应该让压力保持之前的轴线进行作用。

3.2 动力法

对于动力法而言，其实就是对处于平衡状态的结构体系，一旦在其中施加微小的干扰，必然让其产生相应的振动，在这样的条件下，振动加速度与结构变形都会对结构荷载产生严重的影响。如果荷载出现低于稳定极限荷载值的情况，必然让加速度与变形产生相反的方向。因此，在对其去除干扰之后，就能够让运动处于静止的情况，让结构拥有较强的平衡状态。临界的状态荷载通常都是钢结构的屈曲荷载，在钢结构振动频率为零的情况下获得。

4 建筑工程钢结构稳定性的计算方法

4.1 失稳与整体刚度

在对建筑钢结构稳定性进行计算的时候，可以对失稳与整体刚度进行计算，在计算规范当中，最为常用的是计算轴心压杆稳定方法。主要是通过折减系数方法与临界压力求解法，其中临界压力都是通过欧拉公式得出。

4.2 整体分析其稳定性

在建筑工程当中，钢结构的稳定性会受到杆件的影响。因此，应该保持稳定性与杠杆之间有较强的联系，设计人员在对稳定性开展分析工作的时候，可以从钢结构整体下手。对于钢结构而言，是通过各个杠杆组成的整体，一旦其中一个杠杆出现了变形与失稳，就必然对其他刚性连接的杆件产生连带影响。

4.3 稳定计算的其他特点

相关人员在使用弹性稳定计算的过程中，还需要对一些特点提高重视。主要是两个方面，第一就是二阶分析，对于柔性构件而言十分重要，柔性构件一旦出现了变形，就必然使钢结构的内部产生十分严重的变化，甚至会产生极大的影响。另一方面就是不可以使用普通的计算原理，对钢结构的稳定性进行计算。

5 高层钢结构抗震设计

由于钢结构有施工周期短、抗震性能好、承载力高等优势，尤其是城市当中那些较高楼层的建筑。在对这些高层建筑进行钢结构抗震设计的时候，要保障节点连接良好，连接节点通常情况下有三个方面的要求：延性、耗能能力、强度。设计人员应该保障连接强度要高于相连构件端部屈服承载力，让其拥有较大的变形能力，从而对强度等方面进行有效的弥补。钢材自身就有较强的延性，但是无法在延性结构当中体现出来。因此，在设计的时候，需要对细部构造进行合理的使用，避免集中产生较大的约束应力。

6 结束语

由于现代社会的经济水平不断提高，建筑行业得到相应的提升，人民群众对建筑工程的结构安全性提出了更高的要求。对于建筑工程而言，钢结构的稳定设计对建筑工程有着十分重要的作用，对人民群众的生命安全与工程的经济效益产生直接的影响。相关人员应该对钢结构的设计提高重视，并对钢结构设计当中出现的问题进行合理的分析，制定有效的解决方案，让钢结构拥有更高的稳定性，保障建筑工程得到相应的发展。