鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)研究

張福奎

摘要：與普通建筑結(jié)構(gòu)材料相比，鋼結(jié)構(gòu)自身具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)先，自身重量輕便、具有較強(qiáng)的承重能力、運(yùn)用靈活、可塑性較強(qiáng)等。在工程施工管理過(guò)程中，有效運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)框架，可以有效提升建筑整體安全穩(wěn)定性，還能夠延長(zhǎng)建筑使用壽命，值得普遍推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);穩(wěn)定;設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于工程施工有著極為關(guān)鍵的作用，因此，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)往往需要遵循結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的設(shè)計(jì)原則。具體而言，鋼結(jié)構(gòu)是一種特殊結(jié)構(gòu)，通常會(huì)結(jié)合力學(xué)以及結(jié)構(gòu)等的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行研究，這也就決定了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜性。

1 工程項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 長(zhǎng)細(xì)比的選取

長(zhǎng)細(xì)比越大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越差，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)構(gòu)件受力情況規(guī)定有限制，這里特別要強(qiáng)調(diào)的是計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比所用到的構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度，不可單純地理解為構(gòu)件長(zhǎng)度，計(jì)算長(zhǎng)度與構(gòu)件端部的連接方式有關(guān)，如固接、鉸接、鏈接、自由等。

1.2 阻尼比的選擇

阻尼比是結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性之一，阻尼比越大，則結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越好，正確地選取阻尼比是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與否的關(guān)鍵。鋼結(jié)構(gòu)阻尼比標(biāo)準(zhǔn)如下：多遇地震下的計(jì)算，高度不大于50m 時(shí)取0.04;高度大于50m 且小于200m 時(shí)，可取0.03;高度不小于200m時(shí)，宜取0.02。當(dāng)偏心支撐框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%時(shí)，其阻尼比取值可在上述情況下相應(yīng)增加0.005。在罕遇地震下的彈塑性分析，阻尼比可取0.05。

1.3 電算結(jié)果的人工調(diào)整

隨著計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展電算越來(lái)越多地用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，電算可免去大量人工計(jì)算，加快出圖速度，但電算因各種軟件設(shè)計(jì)條件限制、設(shè)計(jì)人員熟悉程度等因素，往往設(shè)計(jì)中出現(xiàn)諸多問(wèn)題，需設(shè)計(jì)人員引起高度重視，并學(xué)會(huì)判斷電算結(jié)果。設(shè)計(jì)可從以下幾個(gè)主要方面進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)驗(yàn)算與調(diào)整：

1.3.1 強(qiáng)剪弱彎

“彎曲破壞”是延性破壞，是可預(yù)見(jiàn)的，如開(kāi)裂或下?lián)系?，而“剪切破壞”是一種脆性的破壞，沒(méi)有預(yù)兆的，瞬時(shí)發(fā)生，無(wú)法做出防范措施，所以我們要避免發(fā)生剪切破壞，在設(shè)計(jì)中適當(dāng)增加抗剪強(qiáng)度是維護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的必要條件。同時(shí)，通過(guò)合理科學(xué)的剪力調(diào)整可以加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與安全性，將鋼結(jié)構(gòu)建筑部件在承受水平力的受力點(diǎn)更加理想化、合理化。

1.3.2 強(qiáng)柱弱梁

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主題思想是柱子不應(yīng)先于梁破壞，因?yàn)榱浩茐膶儆跇?gòu)件破壞，是局部性的，柱子破壞將危及整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全，可能造成整體倒塌，后果嚴(yán)重。所以我們要保證柱子更“相對(duì)”安全，故要進(jìn)行“強(qiáng)柱弱梁”的結(jié)構(gòu)調(diào)整。

強(qiáng)柱弱梁側(cè)重于加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)中柱與梁之間的和諧性與整體性。在建筑工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)可以有效緩解鋼結(jié)構(gòu)整體的變形與損害，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體完整與穩(wěn)定起到相對(duì)的保障效果。通過(guò)實(shí)施強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)，即便鋼結(jié)構(gòu)整體由于外力作用產(chǎn)生變形后，也能夠在較短時(shí)間內(nèi)迅速恢復(fù)原形，使鋼結(jié)構(gòu)整體能夠在建筑工程中更好地發(fā)揮其效果。

2 工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

2.1 鋼材本身質(zhì)量對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響

首先決定鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要因素是鋼材本身的質(zhì)量，鋼材本身質(zhì)量的密度與組織結(jié)構(gòu)都對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成較大影響。由于目前我國(guó)鋼材市場(chǎng)相對(duì)混亂，缺乏相關(guān)的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)與市場(chǎng)管理，其中不乏大量低劣鋼材流入市場(chǎng)，對(duì)鋼材市場(chǎng)與建筑工程造成了較大的沖擊與影響。在對(duì)施工鋼材進(jìn)行選購(gòu)中，缺乏相應(yīng)的質(zhì)量把控觀念，使質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼材投入施工現(xiàn)場(chǎng)，更對(duì)建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成了相對(duì)威脅，進(jìn)而大大影響了建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的初衷。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)整體性能的發(fā)揮

鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中作為一個(gè)有機(jī)整體，首先應(yīng)該加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定整體觀念，不能單一片面地認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)部分出現(xiàn)問(wèn)題，而將鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性整體拋開(kāi)。即使在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部較為細(xì)小的部位出現(xiàn)質(zhì)量或不穩(wěn)定問(wèn)題，相關(guān)技術(shù)施工人員都應(yīng)該加以重視，必須將小問(wèn)題當(dāng)成大問(wèn)題去對(duì)待。因?yàn)榧?xì)小環(huán)節(jié)的問(wèn)題極易造成鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的重大問(wèn)題，容易對(duì)日后建筑工程的質(zhì)量與安全埋下隱患伏筆。因此，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)該及時(shí)上報(bào)處理，杜絕“得過(guò)且過(guò)、麻痹大意”等消極工作態(tài)度。

2.3 加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的重要基礎(chǔ)保障，對(duì)建筑工程質(zhì)量的穩(wěn)定與安全起著至關(guān)重要的決定性作用。在進(jìn)行工程施工中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該定時(shí)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，提升相關(guān)施工工藝，尤其是焊接工藝。因此，在對(duì)鋼材進(jìn)行施工作業(yè)中應(yīng)該檢查焊點(diǎn)與焊接處是否存在漏焊與腐焊現(xiàn)象，進(jìn)而從源頭上保證鋼結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

3 工程項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的方案

3.1 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況合理分析設(shè)計(jì)

由于我國(guó)建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中出現(xiàn)諸多弊端。因此，首先應(yīng)該根據(jù)工程施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、環(huán)境與工程需求進(jìn)行認(rèn)真研究考量，準(zhǔn)確掌握了解建筑工程的結(jié)構(gòu)受力程度，根據(jù)建筑工程結(jié)構(gòu)的最大受力程度，精確測(cè)算出相應(yīng)的負(fù)載荷數(shù)值。另外，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該提前對(duì)建筑工程在施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的變形與下沉問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)與分析，然后根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與研究，進(jìn)而采用一種適應(yīng)該建筑物的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方案。

3.2 動(dòng)力穩(wěn)定性與靜力穩(wěn)定性方案

在我國(guó)建筑工程施工中，通常采取動(dòng)力穩(wěn)定性與靜力穩(wěn)定性兩種鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方案。首先動(dòng)力穩(wěn)定性方案主要是針對(duì)建筑工程內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)的承載能力，通過(guò)對(duì)其承載能力的測(cè)試與掌握，設(shè)置相應(yīng)的載重荷數(shù)值，在受到外力的沖擊下，可以承受一定的承重壓力，進(jìn)而保證了鋼結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。其次靜力穩(wěn)定性方案是指建筑物已經(jīng)遭受到外部力量的嚴(yán)重沖擊，造成了鋼結(jié)構(gòu)整體失衡，導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)整體出現(xiàn)了變形與損壞。之后相關(guān)設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)受力點(diǎn)與壓力強(qiáng)度的分析，進(jìn)行科學(xué)、合理的平衡計(jì)算與研究，并制定相應(yīng)的補(bǔ)救措施，使建筑結(jié)構(gòu)可以重新恢復(fù)到原始平衡結(jié)構(gòu)狀態(tài)，進(jìn)而提高了建筑工程鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要全面考慮建筑工程實(shí)際建設(shè)情況，注重對(duì)細(xì)節(jié)要點(diǎn)的合理控制，全面落實(shí)設(shè)計(jì)方案，保證鋼結(jié)構(gòu)整體安全性和穩(wěn)定性，通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用，可以有效保證居住者的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全，為建筑工程事業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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