鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的解析

[摘要]自改革開放以來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，使我國(guó)真正步入了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新時(shí)期，其中城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展尤為顯著，這也帶動(dòng)了建筑行業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)也給建筑行業(yè)提供了很多的機(jī)會(huì)。鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)非常的明顯，施工的速度快、結(jié)構(gòu)的性能比較強(qiáng)，在建筑工程中的應(yīng)用使非常廣泛的。然而，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，如果存在設(shè)計(jì)的不足，就會(huì)直接影響建筑整體的結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重的情況下，還會(huì)產(chǎn)生不可挽回的安全事故。所以，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和設(shè)計(jì)要點(diǎn)給予足夠的重視，使鋼結(jié)構(gòu)的性能得到提高。

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)；工程設(shè)計(jì)；問(wèn)題

1、建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的原則

1.1構(gòu)件與細(xì)部構(gòu)造穩(wěn)定性計(jì)算方法要保持一致

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須保持構(gòu)造的設(shè)計(jì)同結(jié)構(gòu)的計(jì)算相吻合，這樣才能確保構(gòu)件的穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造始終保持高度的一致。從節(jié)點(diǎn)連接的角度來(lái)說(shuō)，彎矩的傳遞與不傳遞必須要有所區(qū)分，給予的剛度和柔度要分別進(jìn)行，還要確保給予的程度必須是足夠的：對(duì)于桁架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，還需要使桿件偏心盡可能的減少，這些都是設(shè)計(jì)構(gòu)件細(xì)部構(gòu)造的范疇之內(nèi)的。

1.2結(jié)構(gòu)整體布置必須考慮整個(gè)體系以及組成部分的穩(wěn)定性

現(xiàn)如今，大部分的結(jié)構(gòu)都是結(jié)合平面體系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，不僅僅是桁架，也包括框架。為了使這些平面結(jié)構(gòu)不會(huì)有平面失穩(wěn)的情況出現(xiàn)，就必須通過(guò)結(jié)構(gòu)的整體布置來(lái)完成，也就是進(jìn)行必要的支撐構(gòu)件的設(shè)計(jì)。

1.3結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和實(shí)用計(jì)算方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖相一致

在這一點(diǎn)上，需要非常準(zhǔn)確且穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算。就現(xiàn)在的情況來(lái)看，無(wú)論是單層框架還是多層框架結(jié)構(gòu)，一般都不會(huì)分析框架的穩(wěn)定性情況，幾乎都是以框架柱的穩(wěn)定計(jì)算代之取而代之。通過(guò)該方法的計(jì)算，要想將框架柱穩(wěn)定時(shí)用到的柱的長(zhǎng)度系數(shù)準(zhǔn)確的得出來(lái)，必須進(jìn)行框架整體的穩(wěn)定性分析，只有這樣才能確保柱穩(wěn)定計(jì)算與框架的穩(wěn)定計(jì)算相符合。針對(duì)單層或者是多層框架所得出的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)涉及到五條基本的假定，主要有框架中的每一根柱子都是同時(shí)喪失穩(wěn)定性的，也就是所有柱子在同一時(shí)間達(dá)到自身荷載的臨界值。結(jié)合該假定，框架內(nèi)每一個(gè)柱子的穩(wěn)定參數(shù)桿件的穩(wěn)定計(jì)算的常用方法，基本都是結(jié)合固定的簡(jiǎn)化假設(shè)或者是典型情況取得的，設(shè)計(jì)者務(wù)必要進(jìn)行所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否與假設(shè)的情況相符合的確認(rèn)。在實(shí)際的工程中，框架的計(jì)算簡(jiǎn)圖不同于實(shí)用方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖的情況還表現(xiàn)在依附在搖擺柱上的框架和橫梁承受較大壓力的框架上。這些情況如果進(jìn)行系數(shù)計(jì)算不規(guī)范，就會(huì)出現(xiàn)安全的隱患，因此所運(yùn)用的計(jì)算方法必須與前提假設(shè)和具體計(jì)算對(duì)象保持一致。

2、建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的防火設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑材料基本都是以鋼材為主，鋼材本身就是不易燃燒的材料，但是鋼材又具有不耐高溫的特點(diǎn)，如果溫度達(dá)到了一定程度，鋼材就會(huì)有斷裂的可能，嚴(yán)重的情況下，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)都會(huì)失去應(yīng)有的穩(wěn)定性，進(jìn)而使整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性受到威脅，因此火災(zāi)是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑威脅最大的一個(gè)因素，如果在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，沒(méi)有將火災(zāi)的情況考慮在內(nèi)，就會(huì)使防火安全受到威脅，必然產(chǎn)生較為嚴(yán)重的后果。鋼結(jié)構(gòu)建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，就會(huì)造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡，所以，鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)一定要將防火問(wèn)題考慮在內(nèi)。鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火性能要比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的防火性能低很多，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中所選擇的防火措施主要有兩個(gè)類型：其中一個(gè)就是將防火板合理的在鋼結(jié)構(gòu)建筑中進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)這樣的方法完成對(duì)火災(zāi)的預(yù)防：另外一個(gè)就是將不同厚度的防火涂料涂抹在鋼結(jié)構(gòu)的不同位置，同時(shí)透明的位置可以直接涂抹裝飾漆。

2.2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的防腐設(shè)計(jì)

建筑材料中，鋼材受自然因素的影響是比較大的，如果在室外環(huán)境中暴露的時(shí)間比較長(zhǎng)，就會(huì)受到銹蝕，不僅影響鋼材的外觀，也會(huì)嚴(yán)重影響到鋼材的質(zhì)量。鋼材如果受到腐蝕，其有效厚度就會(huì)減小，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力的集中，而鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力又比較小，這里涉及的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力比涉及到三個(gè)方面，分別是作用彎矩與考慮屈曲后強(qiáng)度抗彎承載力比值、平面內(nèi)穩(wěn)定應(yīng)力比和平面外穩(wěn)定應(yīng)力比。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力比超過(guò)既定限度的時(shí)候，鋼結(jié)構(gòu)就會(huì)失去應(yīng)有的穩(wěn)定性，建筑物倒塌的可能性就增大了。因此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中必須高度重視鋼材的防腐問(wèn)題。

3、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

現(xiàn)如今，要想更加深入的進(jìn)行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的研究，主要的研究工具就是梁一柱單元理論。但是梁一柱單元是否能將網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)真實(shí)的反映出來(lái)，還沒(méi)有確切的認(rèn)定，主要的問(wèn)題就在于很難將軸力和彎矩的藕合效應(yīng)全面的反映出來(lái)。

3.1首先要考慮的一個(gè)問(wèn)題就是大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的關(guān)系問(wèn)題，現(xiàn)如今大跨度建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所選取的穩(wěn)定安全系數(shù)基本都是統(tǒng)一的，沒(méi)有將整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)性反映出來(lái)。

3.2鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性研究中隨機(jī)因素比較多，受這些因素的影響，現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)隨機(jī)影響分析所能處理的問(wèn)題幾乎都局限在確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)和隨機(jī)荷載輸入的格局范圍之內(nèi)，但是在實(shí)際的建筑工程施工中，由于存在不夠確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)，會(huì)產(chǎn)生比較明顯的結(jié)構(gòu)響應(yīng)的差異。因此，應(yīng)該將重點(diǎn)工作放在對(duì)隨機(jī)參數(shù)的結(jié)構(gòu)極值失穩(wěn)情況、干擾型屈曲情況以及跳躍型失穩(wěn)問(wèn)題的分析與研究上。但是在進(jìn)行這些因素的考慮之前，必須先弄明白這些隨機(jī)因素的出處源于哪里，通?？梢詫⒂绊戜摻Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的隨機(jī)因素劃分為三個(gè)類別：第一，物理、幾何的不確定性，主要表現(xiàn)在材料、截面積、初始變形等方面：第二就是統(tǒng)計(jì)的不確定性，在進(jìn)行與穩(wěn)定性有關(guān)的物理量和幾何量的統(tǒng)計(jì)時(shí)，幾乎都是結(jié)合有限的樣本來(lái)進(jìn)行概率密度分布函數(shù)的選擇，所以帶來(lái)的經(jīng)驗(yàn)也是有限的，通常將這種不確定性叫做統(tǒng)計(jì)的不確定性。第三就是模型的不確定性，為了更好的分析結(jié)構(gòu)，在計(jì)算中很難將涉及到的假設(shè)、數(shù)學(xué)模型、邊界條件以及目前技術(shù)水平的相關(guān)因素體現(xiàn)出來(lái)。

結(jié)論：

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整體工程中極其重要的部分，由于其具有其他結(jié)構(gòu)所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以在當(dāng)前建筑行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。而且隨著設(shè)計(jì)水平的不斷提升，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)所存在的問(wèn)題也將逐漸解決，這就有效的推動(dòng)建筑行業(yè)的調(diào)整發(fā)展，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)得以快速的增長(zhǎng)。