建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)研究

姜慧

摘 要：近年來(lái)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。鑒于此，本文是對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和分析，僅供參考。

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

1 引言

在世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的背景下我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平也在以驚人的速度在不斷的提升，隨之我國(guó)的各個(gè)行業(yè)也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展和創(chuàng)新，其中建筑行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展尤為明顯。在建筑行業(yè)中建筑鋼結(jié)構(gòu)憑借其優(yōu)越性而被廣泛使用，但是近年來(lái)安全事故多發(fā)的原因卻是因?yàn)榻ㄖ摻Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不強(qiáng)的問(wèn)題。建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)影響建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

2 鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展

自建國(guó)以來(lái)，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量一直處于持續(xù)增加中，尤其是改革開(kāi)放后，我國(guó)的鋼產(chǎn)量都會(huì)以每年300萬(wàn)噸以上的增速不斷發(fā)展，這樣迅速的鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)，使得我國(guó)成為世界上產(chǎn)鋼大國(guó)之一，隨之而來(lái)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑也隨之不斷發(fā)展。但是由于我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑起步較晚，對(duì)其了解并不充分，這就使得我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展較為滯緩。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)階段大部分特色鋼結(jié)構(gòu)建筑均為外國(guó)設(shè)計(jì)師的作品，國(guó)內(nèi)的獨(dú)立設(shè)計(jì)較少。但同時(shí)，為了提高我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑物的建設(shè)量，我國(guó)在部分鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)時(shí)急于求成，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)知識(shí)并沒(méi)有充分了解的情況下就進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)與建造，使得我國(guó)建筑并沒(méi)有得到進(jìn)步，反而發(fā)生了退后。在這些過(guò)速發(fā)展的建筑中由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不成熟，使得建筑鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，導(dǎo)致最終建筑壽命的縮短，建筑業(yè)發(fā)展不前，因而，為了更好地發(fā)展我國(guó)建筑行業(yè)，關(guān)于建筑鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)以及如何讓通過(guò)設(shè)計(jì)使建筑穩(wěn)定提高，已經(jīng)變成我國(guó)現(xiàn)階段建筑研究的一個(gè)重要方面，其解決也變得迫在眉睫。

3 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念以及分析方法

建筑的鋼結(jié)構(gòu)在受到外界干擾力的作用下能否迅速的恢復(fù)到建筑最初的平衡狀態(tài)被人們稱之為鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)。在受到外界作用力的影響下，建筑鋼結(jié)構(gòu)往往會(huì)由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，即建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建由原有平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)移為另一個(gè)平衡狀態(tài)，導(dǎo)致建筑平衡發(fā)生變化，使建筑的結(jié)構(gòu)受到破壞，影響建筑的使用壽命。因而，為了提高建筑的使用壽命，人們逐漸開(kāi)始對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定性分析加強(qiáng)了重視，隨著對(duì)結(jié)構(gòu)的受力分析及計(jì)算的不斷進(jìn)步，人們對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的研究開(kāi)始建立在由外部負(fù)載作用，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。由于通常狀態(tài)下建筑鋼結(jié)構(gòu)受到的外部負(fù)載作用以及和鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)受力狀態(tài)經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)其均為非線性受力曲線，因而，我們不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段建筑的鋼結(jié)構(gòu)的分析曲線均是建立在幾何非線性分析的基礎(chǔ)上的。因而，如何對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的“屈曲”以及“極限”進(jìn)行分析，是判斷建筑鋼結(jié)構(gòu)承載力的關(guān)鍵，也是建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析中至關(guān)重要的一環(huán)。

4 建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

4.1 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性概念

與鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度概念不同，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是圍繞著“變形”問(wèn)題而展開(kāi)的。不穩(wěn)定的狀態(tài)出現(xiàn)在了構(gòu)件所受外部荷載和結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力之間。如何找出不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)是很重要的，這主要是因?yàn)橐坏┱页隽似胶鉅顟B(tài)就能夠避免不斷增長(zhǎng)的變形導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)強(qiáng)度和穩(wěn)定之間的關(guān)系進(jìn)行清楚地辨別，同時(shí)對(duì)引起破壞發(fā)生的根本原因進(jìn)行剖析也是及其重要的。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）鋼結(jié)構(gòu)布置必須從體系和各組成部分的穩(wěn)定性要求整體考慮。按照平面體系設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)，保證平面外失穩(wěn)不會(huì)出現(xiàn)在平面結(jié)構(gòu)上，平面穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)當(dāng)和結(jié)構(gòu)布置相統(tǒng)一。（2）實(shí)用計(jì)算方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖保持一致。通常我們會(huì)省略對(duì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架穩(wěn)定的分析，只是去計(jì)算它，計(jì)算的常用方法和穩(wěn)定參數(shù)都是假設(shè)得到的，因此只有在多有的條件都符合的時(shí)候設(shè)計(jì)者才能夠應(yīng)用。

5 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題

5.1 鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)

在通常情況下，鋼結(jié)構(gòu)住宅的建造不能超過(guò)十二層。結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅抗震性產(chǎn)生一定程的影響。不規(guī)則布置在不穩(wěn)定的地質(zhì)活動(dòng)中遭受到損壞。

5.2 鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)

眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)處于腐蝕生銹的情況下會(huì)帶來(lái)許多的害處，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承載能力因?yàn)槭艿搅烁g的侵害變形或者斷裂就會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生。然而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的因素有很多。長(zhǎng)期暴露在濕度較大的環(huán)境中，就會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕；鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕還會(huì)在一些化學(xué)物質(zhì)中（酸）等之中腐蝕的速度加快了。除了自然因素之外，人為因素也會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕例如將鋼架和墻體的距離控制的太近，對(duì)涂料的質(zhì)量和涂料的厚度的控制不夠也會(huì)造成腐蝕。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐工作。對(duì)于預(yù)防鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，我們可以采用防腐涂料。對(duì)防腐涂料的選擇上也要格外的小心，注意其年限和保光保色性。

鋼材是鋼結(jié)構(gòu)的主體材料，因此鋼材和鏈接材料的選擇上顯得尤為重要。在鋼材的選擇上，那些高質(zhì)量且承重結(jié)構(gòu)良好的鋼材往往會(huì)滿足抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的含量。除此之外，應(yīng)該注意到的是不同的鋼材質(zhì)量等級(jí)被應(yīng)用在了不同的工作溫度下的焊接和非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材上了。鋼材的一個(gè)安全隱患就是裂縫。質(zhì)量較差的焊接，原始的裂縫在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中的運(yùn)動(dòng)貝加大了；一些雜質(zhì)因子（氣體和油污）等會(huì)使得焊接過(guò)程中氣孔的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。這兩種情形都會(huì)造成焊縫裂紋的產(chǎn)生。因此，對(duì)與焊縫的檢驗(yàn)力度的加強(qiáng)對(duì)于質(zhì)檢人員來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。對(duì)于焊接的工作人員，在工作之前清理焊接部位和按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行操作。對(duì)于運(yùn)輸人員來(lái)說(shuō)，盡可能地使得鋼材不會(huì)發(fā)生較大的變形，使受力均勻一些。

5.3 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)

（1）借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)軟件的發(fā)展。在計(jì)算機(jī)的幫助下，目前的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平面內(nèi)強(qiáng)度以及整體的穩(wěn)定就能夠倍計(jì)算出來(lái)了。無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是構(gòu)件的平面外強(qiáng)度和穩(wěn)定的性能，設(shè)計(jì)者都應(yīng)該對(duì)此進(jìn)行計(jì)算分析和設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，設(shè)計(jì)者想要使得效率提高就可以分解整個(gè)結(jié)構(gòu)。根據(jù)標(biāo)高分解使得它們簡(jiǎn)化成了多個(gè)布置形式的結(jié)構(gòu)體系，在這種情況之下九尾設(shè)計(jì)者計(jì)算強(qiáng)度和穩(wěn)定提供了便利。

（2）受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定。對(duì)板件的寬厚之比進(jìn)行控制和限制能夠很好地避免在構(gòu)件整體失效前屈曲的現(xiàn)象的發(fā)生。除此之外，如果想要利用板件屈曲后強(qiáng)度來(lái)讓構(gòu)件的承載能力達(dá)到就需要讓板件在構(gòu)件整體失效之前屈曲。這兩種方式都可以實(shí)現(xiàn)受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定。

6 結(jié)束語(yǔ)

目前，近年來(lái)隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)不斷飛速發(fā)展，我國(guó)的各行各業(yè)，尤其是建筑行業(yè)也隨之得到了迅猛的提升。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑在使用適當(dāng)安全性以及舒適性也受到了建筑相關(guān)設(shè)計(jì)人員的重點(diǎn)關(guān)注，同時(shí)，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑對(duì)提高城市建設(shè)水平也有著很大的助力作用。建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行多方面綜合設(shè)計(jì)，而不是僅僅加強(qiáng)施工過(guò)程中的施工水平。因而，在未來(lái)的設(shè)計(jì)中應(yīng)該從多方面加強(qiáng)分析與注意，保障建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，使得我國(guó)的建筑事業(yè)不斷穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

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