建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性與設(shè)計要點分析

■文平軍 ■東莞市金陵鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司，廣東 東莞 523000

建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在問題及對策

1．1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計防火方面的問題及對策

鋼結(jié)構(gòu)建筑主要采用的建筑材料為鋼材，屬于不易燃材料，但是鋼材又具有不耐高溫的特點，一旦溫度達到相應(yīng)程度，鋼材會出現(xiàn)斷裂情況，從而對整個鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)生巨大的安全隱患，所以對鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)生最大威脅的就是火災(zāi)，若是在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時沒有充分考慮這一因素，導(dǎo)致防火方面存在缺陷，那么必將造成嚴重的后果。鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)生火災(zāi)而造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡例子也很多，因此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計時必須充分考慮其防火問題。鋼結(jié)構(gòu)建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，通常在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中采用的防火措施有以下兩種:第一種，采用保全板，將其合理設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，以此起到防火作用;第二種，在鋼結(jié)構(gòu)的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用裝飾漆涂抹露明部位。當然這只是常規(guī)的方法，為了更好地確保鋼結(jié)構(gòu)防火性能的提升，就必須加強防火墻、防火門的設(shè)置，并配備自動噴水滅火系統(tǒng)和獨立的水幕以及防火帶等進行防火分區(qū)的設(shè)置，并在此基礎(chǔ)上加強防火涂料的應(yīng)用，以達到對鋼材進行防火保護的目的，且在火災(zāi)探測報警技術(shù)和煙氣控制技術(shù)的幫助下及時的發(fā)現(xiàn)和處理可能出現(xiàn)的火災(zāi)，確保其防火性能得到有效的提升。

1．2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計防腐方面的問題及對策

鋼材受自然因素影響較大，一旦長時間暴露在室外環(huán)境中，就極易被銹蝕，不僅鋼材的外觀會深受影響，鋼材的質(zhì)量也會大打折扣。因此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中鋼材防腐問題也是必須引起高度重視。當前，鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中對于防腐方面問題的解決方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。設(shè)計人員會根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建筑的要求選用合適的防腐涂料，并要求施工人員在施工中嚴格按照相關(guān)要求規(guī)范進行操作。此外，對于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件也有不同的要求，例如有的構(gòu)件在出廠前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎(chǔ)性的防腐，因而為了提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的首選材料，并利用熱浸鍍鋅技術(shù)對其進行處理，利用鍍層，達到保護鋼結(jié)構(gòu)不被腐蝕，尤其是應(yīng)加強有機涂料配套技術(shù)的應(yīng)用，以及陰極保護技術(shù)的應(yīng)用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。

1．3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在物理方面的問題及對策

1．3．1 噪聲問題及對策

噪聲問題是現(xiàn)代建筑中最為常見的問題之一，且一直沒有得到徹底的解決。怎樣有效降低噪聲已經(jīng)成為當前建筑學(xué)中的重要研究課題之一。人類耳朵能夠聽到許多種聲音，而這些聲音又大致能夠分為兩類，一類是無害悅耳的聲音，例如音樂聲、鳥鳴聲等;另一類則是有害的噪聲，例如各種機械發(fā)出的轟鳴聲，刺耳的喇叭聲等。一般情況下，建筑使用功能的不同對隔音的效果要求也不同，例如大型商場建筑，其隔音效果要求較低;尋求安靜的住宅建筑隔音效果要求就較高，這就需要設(shè)計人員根據(jù)建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進行專門的設(shè)計。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中所采用的隔音措施主要有:使用隔聲門、隔聲窗，并在建筑或需隔音的房間外墻上使用隔聲性能較好的材料。

根據(jù)建筑使用功能的不同，其對吸音的效果要求也不相同。例如音樂廳類型的建筑，其主要使用功能就是讓人類的耳朵吸收發(fā)出的音樂聲，所以在音樂廳類型的建筑中通常會在頂棚增加反射板用來反射聲音，若是音樂廳中的聲音無法反射，那么人類的耳朵所聽到的聲音就會有缺失，甚至是聽不到聲音。當前，解決吸音問題的主要措施有兩種:第一種是科學(xué)的設(shè)計吸聲結(jié)構(gòu)，例如孔石膏板吊頂。第二種是采用先進的吸聲材料，例如玻璃、巖棉等吸聲性能較好的材料。

2 建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性與設(shè)計要點

2．1 建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的特點

建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的特點主要表現(xiàn)為:第一，鋼結(jié)構(gòu)的多樣性。建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題直接影響著鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，特別是承荷載力大的鋼結(jié)構(gòu)部位，在進行這類鋼結(jié)構(gòu)部位設(shè)計時必須進行多方面的考慮，并對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行認真分析、探究。第二，鋼結(jié)構(gòu)的整體性。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由多種構(gòu)件共同組成的一個整體，任何一個構(gòu)件所具有的作用都是不容忽視的，若是當任意一個構(gòu)件出現(xiàn)問題，例如失穩(wěn)、變形等情況，那么必定會對其他構(gòu)件造成影響，最終導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性出現(xiàn)問題［1］。

2．2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的計算方法

(1)整體剛度計算。在現(xiàn)行的鋼結(jié)構(gòu)計算規(guī)范中，通用的計算方法是軸心壓桿穩(wěn)定計算方法，其主要采用是折減系數(shù)方法和臨界壓力求解法。其中，臨界壓力由歐拉公式給出。(2)整體穩(wěn)定性分析。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由多種構(gòu)件共同組成的一個整體，其整體穩(wěn)定性受各種構(gòu)件的制約較大，各構(gòu)件之間是否具有良好的穩(wěn)定性，是確保鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的前提基礎(chǔ)。所以，應(yīng)對其整體穩(wěn)定性進行分析。(3)其他特點的穩(wěn)定計算。鋼結(jié)構(gòu)的各種組成構(gòu)件又能分為兩大類，為彈性構(gòu)件和柔性構(gòu)件，因而，在進行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時應(yīng)重視這一特點。由于柔性構(gòu)件容易發(fā)生變形，進而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部也發(fā)生變化，最終對鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重的影響，所以，必須重視柔性構(gòu)件的分析。

2．3 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法

(1)靜力法。靜力法的分析原理是結(jié)合已經(jīng)出現(xiàn)了微小變形后的一些結(jié)構(gòu)受力的條件，并根據(jù)這些條件來建立相對平衡的微分方程。通過建立的微分方程仔細的計算出構(gòu)件受力的臨界相關(guān)荷載。在實際中應(yīng)用靜力法構(gòu)件平衡微分方程時，應(yīng)遵循相關(guān)設(shè)定，具體表現(xiàn)為:直桿構(gòu)件應(yīng)該為截面，其壓力應(yīng)始終遵循之前的軸線進行作用。(2)動力法。當鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系處于平衡狀態(tài)下時，若是受到一定的干擾，那么整個結(jié)構(gòu)體系就會產(chǎn)生振動，這時應(yīng)采用動力法對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行分析。鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性與其所承受的荷載有著密切關(guān)聯(lián)，在鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形以及鋼結(jié)構(gòu)振動加速時，這種聯(lián)系更加緊密。若是鋼結(jié)構(gòu)所承受的荷載值低于鋼結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性的極限荷載值時，會出現(xiàn)加速度和之前的鋼結(jié)構(gòu)變形的具體方向相反的狀況。(3)能量法。若是在實際應(yīng)用中鋼結(jié)構(gòu)載著保守力并且已經(jīng)具備結(jié)構(gòu)變形的相關(guān)受力條件，那么就能以此條件構(gòu)建總體勢能。如果要計算鋼結(jié)構(gòu)的總體勢能，則必須滿足一個前提條件，即鋼結(jié)構(gòu)處于相對平衡的狀態(tài)下［2］。

3 結(jié)語

總之，建筑工程的快速發(fā)展，促使鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑工程中，然而鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性直接影響著鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量，因此，本文對建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性與設(shè)計要點進行了認真分析與探討，希望能為所需者提供借鑒。

［1］唐文智．建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性分析［J］．城市建筑，2013，16:186．

［2］陳飛．淺談鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計現(xiàn)狀及優(yōu)化對策［J］．城市建筑，2014，01:44．