建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)研究

秦海鋒

引言

隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑工程規(guī)模也在不斷的發(fā)展和有效完善，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)在施工中工期比較短，并且鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)以及施工方面的能力也有效提升，所以，其有著很好的經(jīng)濟(jì)性，作為當(dāng)前建筑工程的主要結(jié)構(gòu)方式。在建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性原理有效掌握，并且提出相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)措施。

1　鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的原理與原則

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性原理主要來(lái)自三角形的穩(wěn)定性，隨著對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的不斷深化研究，建筑結(jié)構(gòu)的材質(zhì)以及受壓等因素對(duì)其穩(wěn)定性有著很大的影響。所以，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體布局當(dāng)中就需要和建筑整體體系和相關(guān)組成部分其實(shí)際的穩(wěn)定需求進(jìn)行思考。由于現(xiàn)階段很多鋼結(jié)構(gòu)建筑基本上都是按照平面體系來(lái)設(shè)計(jì)的，所以，對(duì)于平面鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定性在計(jì)算中就需要和鋼結(jié)構(gòu)的布置保持一致。并且，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖以及穩(wěn)定性的計(jì)算中其方法需要和簡(jiǎn)圖相符合，若是其之間有差異存在，就會(huì)造成計(jì)算出現(xiàn)失誤等，為了保證簡(jiǎn)圖在計(jì)算中準(zhǔn)確，就需要按照相應(yīng)的簡(jiǎn)化來(lái)實(shí)施簡(jiǎn)化，防止失穩(wěn)產(chǎn)生。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比較特殊，其自身的穩(wěn)定性對(duì)于強(qiáng)度的要求也是不同的，因此需要做好專項(xiàng)設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造在設(shè)計(jì)以及穩(wěn)定計(jì)算方面實(shí)現(xiàn)良好的配合，使得其之間的關(guān)系確保和諧。

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

在建筑工程中，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)來(lái)講，其有著和磚混結(jié)構(gòu)以及混凝土結(jié)構(gòu)相同的優(yōu)勢(shì)，這主要是其上述相關(guān)特點(diǎn)來(lái)決定。由于鋼結(jié)構(gòu)自重比較輕，很好的延性能夠使得建筑的抗震性能良好，在主要是由于地震力效應(yīng)在一些質(zhì)量比較小的狀況下會(huì)變的很小，地震效應(yīng)通常還會(huì)由于結(jié)構(gòu)自身有著很好的延性而減弱。另外，在傳統(tǒng)的建筑工程施工中為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大跨度以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，這就產(chǎn)生了一些自重比較輕以及強(qiáng)度比較高的特點(diǎn)，在對(duì)開(kāi)放式住宅的創(chuàng)造中就非常便利。

在地域方面，鋼結(jié)構(gòu)能夠體現(xiàn)出其他相關(guān)結(jié)構(gòu)很難相比的優(yōu)勢(shì)。在一些西北地區(qū)，由于冬季時(shí)間很長(zhǎng)，所以，在建筑工程施工中就非常的困難，為了能夠施工進(jìn)度以及質(zhì)量的提升就需要采用鋼結(jié)構(gòu)來(lái)施工。

3　建筑工程的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1　確保工程施工的合理性

在對(duì)于建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，首先需要強(qiáng)化對(duì)鋼結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的布局，以此來(lái)有效的滿足鋼結(jié)構(gòu)整體或者局部對(duì)穩(wěn)定性的要求，從而將穩(wěn)定性合理的提升?，F(xiàn)階段，在很多鋼結(jié)構(gòu)建筑來(lái)講其基本上都是按照平面體系來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的，所以在工程當(dāng)中也采用框架結(jié)構(gòu)。為了確保平面結(jié)構(gòu)在實(shí)際的應(yīng)用中不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)，這就需要對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)施處理，對(duì)支撐構(gòu)件進(jìn)行增加，將建筑的穩(wěn)定性提升。并且，相對(duì)于平面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在計(jì)算中也需要和結(jié)構(gòu)布置確保一致。

3.2　實(shí)用計(jì)算方式和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖保持一致性

在對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，相對(duì)于單層或者多層框架結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)中，通常需要采用框架柱來(lái)對(duì)其穩(wěn)定性加強(qiáng)計(jì)算，在這當(dāng)中，不需要對(duì)框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)分析。

應(yīng)用這種設(shè)計(jì)方式在一定意義上能夠確?？蚣苤姆€(wěn)定，并且還能夠?qū)﹂L(zhǎng)度系數(shù)做好了解。在對(duì)框架整體穩(wěn)定性數(shù)據(jù)分析中，保證框架結(jié)構(gòu)在計(jì)算中科學(xué)合理。并且在計(jì)算中，設(shè)計(jì)人員還需要保證設(shè)計(jì)的結(jié)果能夠和虛擬假設(shè)條件能夠滿足，并且在實(shí)際的應(yīng)用中，不會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3.3　建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算需要和鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件的設(shè)計(jì)保持一致

在對(duì)構(gòu)件實(shí)施穩(wěn)定計(jì)算當(dāng)中，也需要在一定意義上確保鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中的構(gòu)件在設(shè)置中一致，并且這也是建筑工程當(dāng)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為主要的一個(gè)環(huán)節(jié)。并且在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中為了能夠?qū)崿F(xiàn)其穩(wěn)定，就需要加強(qiáng)對(duì)不同強(qiáng)度的構(gòu)件有效掌握，所以，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中就需要對(duì)其分別對(duì)待。

3.4　筒體結(jié)構(gòu)

在當(dāng)前的建筑工程結(jié)構(gòu)中筒體結(jié)構(gòu)受力性能比較強(qiáng)，在外墻以及內(nèi)墻中都能夠形成強(qiáng)度比較高的抗彎剛度，所以其所承受的水平力也很好，并且還能夠起到兩道抗震防線的作用。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)就是我們通常較為熟悉的美國(guó)希爾斯大廈，其不但是美國(guó)當(dāng)前最高的建筑，也是筒體結(jié)構(gòu)建筑中較為典型的一種結(jié)構(gòu)形式。還有我國(guó)北京的國(guó)貿(mào)中心，其主要就是三十多層的筒中筒結(jié)構(gòu)，外框和希爾斯大廈有一些差別，國(guó)貿(mào)中心的外框是密柱網(wǎng)殼構(gòu)成的空間，而內(nèi)筒采用的是鋼框架結(jié)構(gòu)，在整體結(jié)構(gòu)當(dāng)中有著很好的延展性，并且其自身的剛度也比較均勻。圖1就是希爾斯大廈的結(jié)構(gòu)形式。

圖1　希爾斯大廈

4　結(jié)束語(yǔ)

總之，在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)非常重要。因此，設(shè)計(jì)人員就需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了解，并且對(duì)不同的建筑采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)方式，以此來(lái)防止設(shè)計(jì)方案在實(shí)際的施工中產(chǎn)生失穩(wěn)情況。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方案通常需要因地制宜，所以在設(shè)計(jì)中就需要對(duì)其穩(wěn)定性概念有效明確，同時(shí)深化建筑需求，將鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)相關(guān)理論不斷完善，有效的將其穩(wěn)定性能不斷提升。

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