建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

錢琨

【摘要】近年來隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平也隨之快速提升。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展我國(guó)各行各業(yè)隨之不斷的建設(shè)，尤其是我國(guó)的建筑行業(yè)也在不斷前進(jìn)，而建筑鋼結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)越性使得其在建筑行業(yè)中被大量的應(yīng)用，但是隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)的不斷應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在應(yīng)用時(shí)對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。因而，本文在這一基礎(chǔ)上，對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了深入的分析，通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型設(shè)計(jì)的研究，希望在節(jié)約建筑成本的前提下，提高建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的工作效率以及結(jié)構(gòu)的使用與耐久性。

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

在經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展的背景下，城市化的也快速推進(jìn)，從而帶動(dòng)了建筑行業(yè)的進(jìn)步，鋼結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前建筑工程常見的結(jié)構(gòu)形式之一，通過科學(xué)的設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)建筑可以具有極強(qiáng)的抗震能力以及承載能力。所以，在建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)已得到了廣泛運(yùn)用。但是由于我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展起步較晚，有些設(shè)計(jì)理論還不夠成熟，常常會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)料的問題，影響到鋼結(jié)構(gòu)建筑最終的穩(wěn)定性以及安全性。為了使建筑工程的穩(wěn)定性得到保證，需要在設(shè)計(jì)之前了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，這樣一來，對(duì)完成之后的設(shè)計(jì)也起到了重要作用，為了使建筑工程的穩(wěn)定性得到保證，需要在設(shè)計(jì)之前了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，這樣一來，對(duì)完成之后的設(shè)計(jì)也起到了重要作用。

1、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

強(qiáng)度和穩(wěn)定是有明顯區(qū)別的兩個(gè)概念，強(qiáng)度指的是結(jié)構(gòu)或單個(gè)構(gòu)件處于平衡狀態(tài)下，由于受到荷載的作用而引起最大應(yīng)力，是否在建筑材料的極限強(qiáng)度之內(nèi)，由此可知強(qiáng)度屬于應(yīng)力問題的范疇。從極限強(qiáng)度的取值看受到材料特性的影響，即材料特性不同，極限強(qiáng)度各異。而穩(wěn)定則于強(qiáng)度不同，要從外部荷載與結(jié)構(gòu)入手，找出內(nèi)部抵抗力之間不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，也就是說發(fā)生急劇的變形時(shí)，需要采取有效的方式使其水這種狀態(tài)中脫離開來，由此可知穩(wěn)定屬于變形問題，以軸壓柱為例，如果處于失穩(wěn)狀態(tài)，由于柱的側(cè)向撓度作用，導(dǎo)致柱中增加了附加彎矩，受到此原因的影響，柱子的破壞荷載與軸壓強(qiáng)度相比，前者低于后者，由此可知失穩(wěn)是柱子被破壞的根本原因。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)加以分析，并劃分其類別，一是平衡分岔穩(wěn)定問題，在業(yè)內(nèi)也稱之為分支點(diǎn)失穩(wěn)，二是無平衡分岔的穩(wěn)定問題，也稱之為極值點(diǎn)失穩(wěn)。除此之外還有跳躍失穩(wěn)，與上兩種類型截然不同，是在失去平衡之后跳躍到另一種穩(wěn)定平衡狀態(tài)中。

2、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的原則

在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置時(shí)，需要以整個(gè)體系為目標(biāo)，要把組成部分對(duì)于穩(wěn)定性的要求放在首要位置上予以充分考慮，從目前的情況看，鋼結(jié)構(gòu)多是以平面體系為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，比較典型的實(shí)例如桁架和框架。需要注意的是平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要進(jìn)行平面穩(wěn)定性計(jì)算，所獲取的結(jié)果與結(jié)構(gòu)布置要保持一致。鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和構(gòu)件時(shí)，需要進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算并保持一致，這是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可忽略的重要問題。傳遞彎矩、不傳遞彎矩節(jié)點(diǎn)問題是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在處理連接的問題時(shí)，必須要保證剛度和韌度達(dá)到一定的要求，從桁架節(jié)點(diǎn)方面看，要減少桿件偏心的情況發(fā)生。以簡(jiǎn)支梁為例，從抗彎強(qiáng)度的層面看，不動(dòng)鉸支座的要求并不高，能達(dá)到阻止位移即可，在平面內(nèi)還能夠處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。但是如果遇到解決梁整體穩(wěn)定的情況時(shí)，要求會(huì)隨之提高，除了上述要求外，支座還具備阻止梁繞縱軸扭轉(zhuǎn)的功能，梁可以在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，梁端截面處于可自由翹曲狀態(tài)，與穩(wěn)定分析的邊界條件相吻合。

3、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

3.1增強(qiáng)對(duì)總體穩(wěn)定性分析

為了更好地適應(yīng)現(xiàn)階段我國(guó)的建設(shè)需求，大力加強(qiáng)建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析，這就要求我們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)過程中，不要局限于單一的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路上來，要將建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行充分有效結(jié)合。由于每個(gè)建筑設(shè)計(jì)要求的不同，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中也存在著很多的不同，但總體而言，為了增強(qiáng)建筑的整體穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量選擇技術(shù)較為成熟的對(duì)稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。除此之外，在設(shè)計(jì)過程中，為了保證建筑的穩(wěn)定性，要對(duì)建筑包括抗震系數(shù)、水平荷載系數(shù)等在內(nèi)的多種設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮，反復(fù)校驗(yàn)，在進(jìn)行多項(xiàng)比較后，確定合格適用的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3.2加強(qiáng)靜力分析以及動(dòng)力分析

對(duì)建筑剛結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析可以分為靜力分析以及動(dòng)力分析這兩大方面，因而，在對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該充分考慮到工程的實(shí)際狀況，通過對(duì)靜力分析以及動(dòng)力分析的綜合考慮，全面有效的對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行有效地保障。靜力分析是靜力平衡法的簡(jiǎn)稱，通過將受到微小形變后的鋼結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行分析，而后建立平衡微分方程，通過綜合計(jì)算得出最終的臨界載荷。而動(dòng)力分析法的設(shè)計(jì)原理在于當(dāng)建筑鋼結(jié)構(gòu)體系維持在平衡轉(zhuǎn)臺(tái)下，一旦誰對(duì)建筑施加微笑的干擾以后，建筑鋼結(jié)構(gòu)體系就會(huì)立即出現(xiàn)震動(dòng)，在這種震動(dòng)狀況下，建筑鋼結(jié)構(gòu)的變形以及振動(dòng)的相關(guān)加速度均會(huì)與建筑剛結(jié)構(gòu)的荷載有著密切的關(guān)系，一旦當(dāng)結(jié)構(gòu)受到的荷載低于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的極限荷載值時(shí)，由于加速度與變形的方向相反，因而，最終當(dāng)干擾消失后，建筑鋼結(jié)構(gòu)由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止后，建筑鋼結(jié)構(gòu)再次恢復(fù)靜止，通過利用這種原理進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)后，隨即可以得出臨界載荷。

3.3借鑒多種成熟設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

目前，由于技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)技術(shù)也已成為一門較為成熟的技術(shù)，因而，在現(xiàn)階段的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑鋼結(jié)構(gòu)以及建筑平面內(nèi)的強(qiáng)度還有其建筑整體的穩(wěn)定性計(jì)算，均可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的方法來進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)與計(jì)算分析。通過計(jì)算機(jī)的方法不僅在一方面大大縮短了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)周期，提高了工程的設(shè)計(jì)效率，另一方面，通過計(jì)算機(jī)對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬計(jì)算，也大大減少了由于人為計(jì)算而產(chǎn)生的計(jì)算方面的失誤，從根本上提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步確保了建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)的合理與準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭聲美.標(biāo)準(zhǔn)化建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2017（20）.

[2]呂清海.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性與策略探討[J].江西建材，2017（17）.

[3]張璋.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重要性與策略探討[J].低碳世界，2017（25）.

[4]韓仁寬.建筑工程項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性探究[J].黑龍江科技信息，2016（34）.