建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方法分析

湯珺蘭

（江蘇偉豐建筑安裝集團(tuán)有限公司，江蘇 無錫 214200）

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)缺陷

1.1 鋼材缺陷

經(jīng)過多年的發(fā)展，鋼材種類逐漸增加，不同鋼材各具優(yōu)劣勢(shì)，但總體而言，導(dǎo)致鋼材本身缺陷的原因包括原材料質(zhì)量，冶煉、澆筑以及軋制等環(huán)節(jié)的控制力度。鋼材缺陷類型有如下幾種：

1）化學(xué)成分分析。鋼材在制造成型的過程中，其質(zhì)量會(huì)受到多種因素的影響，而化學(xué)成分就屬于最為重要的一種。對(duì)鋼材有益的化學(xué)成分包括碳、錳和硅，但更多的化學(xué)成分屬于有害元素，由此可知，鋼材在化學(xué)成分上存在先天不足。2）鋼材與其他材料相比，不具備良好的耐腐蝕和耐熱能力，長(zhǎng)期暴露在空氣中會(huì)導(dǎo)致裂紋問題的發(fā)生。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)缺陷

結(jié)合上文可知，鋼材本身存在缺陷，故在運(yùn)用鋼材時(shí)，應(yīng)采取有針對(duì)性的措施對(duì)缺陷進(jìn)行控制。但控制缺陷，必然會(huì)導(dǎo)致制作成本的增加。缺陷控制措施有如下幾種：

1）隔熱板。對(duì)隔熱板進(jìn)行使用，是增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)耐熱能力的有效措施。據(jù)了解得知，剛結(jié)構(gòu)的耐熱極限為150℃，如果超過這一數(shù)值，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就很難得到保障，隔熱板可以起到保護(hù)作用，避免高溫與鋼結(jié)構(gòu)直接接觸，從而降低高溫對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。2）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度較小。雖然鋼結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度較高，但構(gòu)件的強(qiáng)度卻與之相反，究其原因，主要是以鋼結(jié)構(gòu)為主的構(gòu)件，其存在形式多為薄壁形，故截面積較小，承載能力不強(qiáng)，如果長(zhǎng)時(shí)間受力，其質(zhì)量就會(huì)受到威脅，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致建筑物塌陷。

2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法

結(jié)合上文可知，鋼結(jié)構(gòu)雖然強(qiáng)度較高，但穩(wěn)定性卻難以得到保障，這種情況出現(xiàn)，使其應(yīng)用受到了不利影響，為保障建筑物的安全，故建議施工單位采取有效的設(shè)計(jì)方法，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行優(yōu)化，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法如下所述：

2.1 計(jì)算設(shè)計(jì)法

1）綜合考量：在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該以鋼結(jié)構(gòu)不同部位對(duì)穩(wěn)定性提出的要求為分析依據(jù)，與此同時(shí)，還要強(qiáng)調(diào)建筑整體的穩(wěn)定性。在查閱資料后得知，我國鋼結(jié)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，所選擇的切入點(diǎn)為平面體系范圍，框架結(jié)構(gòu)就是如此。故設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)平面穩(wěn)定性計(jì)算過程中，需要對(duì)其造成的影響進(jìn)行分析。究其原因，主要是平面穩(wěn)定設(shè)計(jì)值與支撐構(gòu)件受力強(qiáng)度息息相關(guān)［1］。

2）計(jì)算方法：在具體計(jì)算階段，設(shè)計(jì)人員需要將穩(wěn)定設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖作為依據(jù)，值得注意的是，計(jì)算所依據(jù)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖，應(yīng)該等同于實(shí)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算的簡(jiǎn)圖?？紤]到鋼架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性水平較差，很難滿足建筑工程的要求，故在計(jì)算過程中，不能僅計(jì)算框架柱設(shè)計(jì)時(shí)的穩(wěn)定數(shù)值，究其原因，主要是計(jì)算過程中使用的模型較為簡(jiǎn)單，且屬于假設(shè)模型，為達(dá)成預(yù)期的效果，必須保證計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性水平應(yīng)用相同的簡(jiǎn)圖。設(shè)計(jì)人員在計(jì)算框架平面穩(wěn)定性時(shí)，可以將下述公式作為依據(jù)。

2.2 受力設(shè)計(jì)

受力水平是衡量鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，故在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需要將重點(diǎn)放在鋼結(jié)構(gòu)承載能力的增強(qiáng)方面。一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形式為T和L形，這種設(shè)計(jì)形式有助于增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，究其原因，主要是這兩種結(jié)構(gòu)形式，能夠?qū)⒔ㄖ锏闹亓烤鶆蚍稚?，以避免作用力集中?duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成的破壞。鋼結(jié)構(gòu)屬于建筑物的外圍結(jié)構(gòu)，受力和支撐是其主要作用，故在設(shè)計(jì)應(yīng)用階段，必須保持對(duì)稱性，否則就會(huì)造成嚴(yán)重的后果。比如：如果鋼結(jié)構(gòu)布置不均勻，導(dǎo)致個(gè)別鋼結(jié)構(gòu)所受作用力過大，鋼結(jié)構(gòu)在無法承受負(fù)載后就會(huì)斷裂，從而引發(fā)質(zhì)量和安全事故。

2.3 防腐設(shè)計(jì)

建筑鋼結(jié)構(gòu)的防腐能力有限，如果直接暴露在空氣之中，會(huì)受到自然環(huán)境的侵蝕，其穩(wěn)定性也會(huì)隨之下降?；瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕是主要的影響因素，針對(duì)這兩種腐蝕，研究人員已經(jīng)研究出了抗腐蝕措施，主要是指抗腐蝕涂料，將這種涂料涂抹到鋼材上，可以避免鋼材與空氣和水產(chǎn)生直接的接觸。由于一部分鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用環(huán)境鹽度較高，容易引發(fā)電化學(xué)腐蝕，建議設(shè)計(jì)人員將電化學(xué)反應(yīng)原理作為依據(jù)，使鋼金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，制成不銹鋼，即可有效抵御電化學(xué)腐蝕。

2.4 加強(qiáng)檢查和預(yù)測(cè)

在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)階段，除了應(yīng)用上述幾種設(shè)計(jì)方法之外，還要加強(qiáng)對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的檢查，并依據(jù)檢查結(jié)果，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)所承受的壓力值進(jìn)行預(yù)測(cè)?，F(xiàn)階段，常用的預(yù)測(cè)方法為臨界壓力計(jì)算，實(shí)踐結(jié)果表明，在鋼結(jié)構(gòu)檢查過程中應(yīng)用這種方法，效果極為顯著。如果在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)所承受的壓力，高于臨界值，則表明建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)要求不符，需要通過受力設(shè)計(jì)方法，及時(shí)消除質(zhì)量隱患。與此同時(shí)，還要分析鋼結(jié)構(gòu)中的各個(gè)構(gòu)件，改善各部位的受力情況，確保結(jié)構(gòu)整體的受力均勻性［2］。

3 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的強(qiáng)弱，與建筑物安全和使用壽命存在密切的關(guān)聯(lián)，為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)之前，應(yīng)通過計(jì)算方法的使用，對(duì)不同構(gòu)件間的受力關(guān)系進(jìn)行明確，并采取防腐處理措施，在最大限度上保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。