建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性探討

【摘要】在土建工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用。但近年來(lái)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中因穩(wěn)定性因素而導(dǎo)致的安全事故屢見報(bào)端，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失與不良社會(huì)影響。筆者就此簡(jiǎn)述鋼結(jié)構(gòu)的缺陷，探討鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)問(wèn)題，希望能對(duì)同行有所指導(dǎo)和幫助。

【關(guān)鍵詞】建筑鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)原則；穩(wěn)定性

前言

由于鋼結(jié)構(gòu)具有較輕的自重，較高的強(qiáng)度的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用建筑工程設(shè)計(jì)。隨著當(dāng)前重點(diǎn)項(xiàng)目的持續(xù)開發(fā)以及相關(guān)體系的逐步建立和完善，在鋼結(jié)構(gòu)上也有了非常大的發(fā)展。但在最初設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)因受到種種因素影響，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在不少不穩(wěn)定因素，可能導(dǎo)致意外事故。所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)鋼結(jié)構(gòu)的固有缺陷，采取合理的應(yīng)對(duì)方法，避免事故的發(fā)生。

1、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑工程中的缺陷分析

在土建工程項(xiàng)目建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用為項(xiàng)目創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益，然而回顧鋼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期應(yīng)用實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)同樣存在不少缺點(diǎn)：

1.1鋼材性能

主要表現(xiàn)在鋼材耐受能力方面，限于材質(zhì)問(wèn)題導(dǎo)致其耐腐蝕性能和耐火性能不高。所以將鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)中往往需要嚴(yán)密防護(hù)，導(dǎo)致建設(shè)成本大大升高。

1.2鋼結(jié)構(gòu)耐熱性能

由于施工過(guò)程中如果局部溫度過(guò)高依然會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致彎曲形變等問(wèn)題，需要設(shè)置隔熱層提供保護(hù)。

1.3鋼結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度性能

但從整體上來(lái)看一些鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度不足，其大多以薄壁形式出現(xiàn)，整體截面積較小，一旦承受過(guò)大負(fù)荷則有可能危及構(gòu)件整體穩(wěn)定性。

2、建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

2.1基本原則

為保證結(jié)構(gòu)安全可靠、合理，設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)時(shí)不但要必須滿足設(shè)計(jì)要求，而且還要遵循某些原則。

2.1.1設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑物的要求，要有足夠的剛性、良好的耐久性、穩(wěn)定性和強(qiáng)度；

2.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該是可能的降低鋼的重量，節(jié)省鋼材；盡可能將制造和安裝時(shí)間縮短，應(yīng)盡可能的降低成、易于維護(hù)、易于運(yùn)輸；

2.1.3盡量注意外表的美觀，暴露的結(jié)構(gòu)要符合某些建筑美學(xué)的要求。

2.2建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程

2.2.1收集資料

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的前期準(zhǔn)備工作是收集有關(guān)資料，這些資料包括相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境信息，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》-GB50017-2003是目前我國(guó)實(shí)行的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，除此之外，我們還需要了解的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)做法，根據(jù)以往的程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，找到最佳的設(shè)計(jì)。

2.2.2確定結(jié)構(gòu)體系、柱網(wǎng)

確定建筑鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要考慮兩個(gè)方面：即該系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的水平和垂直結(jié)構(gòu)。需要考慮橫向系統(tǒng)的建設(shè)要求、受力情況、材料的選擇和剛度要求來(lái)確定一般相關(guān)的部件的縱向系統(tǒng)的具體情況；這些部件如支撐，桁架、汽車制動(dòng)梁或墻梁等組成。而對(duì)于柱網(wǎng)的確定，則需要根據(jù)建設(shè)的使用要求，建筑外觀、經(jīng)濟(jì)跨度和柱距等方面進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，其他的考慮還包括安裝困難與否和跨度的成本。

3、建筑鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與不足

3.1鋼結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)勢(shì)

建筑鋼結(jié)構(gòu)是由熱軋鋼板、鋼或沖壓成型的薄壁型鋼，與建筑材料如混凝土相比，鋼具有很多優(yōu)點(diǎn)：第一，塑性好、高強(qiáng)度、韌性好，高強(qiáng)度使它適合高加載和高跨距的結(jié)構(gòu)和部件的，而高延展性和高適應(yīng)性和高韌性很適應(yīng)動(dòng)態(tài)負(fù)載時(shí)，不容易因超載而突然失效，鋼還具有良好的能量吸收能力，以及高延展性，而這些能力使這使鋼具有優(yōu)良的抗震性。

3.2鋼結(jié)構(gòu)在建筑上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在建筑應(yīng)用中，鋼具有的這些獨(dú)有的特點(diǎn)是磚混結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)不具有的。第一，鋼重量輕和延展性良好，因此其有優(yōu)秀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，抗震性能也因此很好，因?yàn)樗目傎|(zhì)量小，相應(yīng)地震效力也很小，其良好的延展性可以緩解地震效應(yīng)；第二，鋼結(jié)構(gòu)還可以節(jié)省空間，混凝土施工時(shí)，管道通過(guò)梁，這樣它會(huì)占用更多的空間，所以地板到天花板的凈距離明顯減少，如果采用鋼管走在梁腹板的開口管道中，建造的同一層樓的高度，提高鋼的使用可以實(shí)現(xiàn)的層間效應(yīng)凈高。此外，與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，要建立一個(gè)大開間的房子，高強(qiáng)度鋼是可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)的，由此可見，鋼結(jié)構(gòu)很適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)和大跨度的大開間房子。

結(jié)束語(yǔ)：

我國(guó)建筑業(yè)隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而表現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，其中鋼結(jié)構(gòu)也在現(xiàn)代建筑中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。在建筑行業(yè)發(fā)展的背景下，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)問(wèn)題成為設(shè)計(jì)師們普遍關(guān)注的問(wèn)題，我們應(yīng)著眼于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，本著對(duì)國(guó)家財(cái)產(chǎn)以及民眾生命安全負(fù)責(zé)的態(tài)度，合理設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高建筑工程質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：

張華杰，男，1995.5，四川，西華大學(xué)，本科，土木工程。