建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性的設(shè)計方法研究

楊艷

摘 要：新時代建筑項目施工中，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛運用于其中，且在土木建筑項目中可以獲得很好的運用，為此建筑項目建設(shè)企業(yè)均會把鋼結(jié)構(gòu)放到首選位置。最近幾年，因為建筑鋼結(jié)構(gòu)自身的不穩(wěn)定性缺陷，在建筑項目施工時引起的意外安全事故逐步提升，從而造成百姓對鋼結(jié)構(gòu)安全性存在一定程度的疑惑。該文深入探索與分析建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性的設(shè)計方式，并提出針對性的完善設(shè)計方案，以供同行業(yè)的參考與幫助。

關(guān)鍵詞：建筑項目;鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計;穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)

引言

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計對建筑項目施工過程起到至關(guān)重要的意義，其結(jié)構(gòu)自身具有一定程度的優(yōu)點，例如：其自身的強(qiáng)度大、自身較輕，因此在土木建筑項目中運用鋼結(jié)構(gòu)獲得較為顯著的作用。近幾年，伴隨著不斷完善與優(yōu)化有關(guān)制度及重點建筑工程的研發(fā)，推動鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展與進(jìn)行。不過鋼結(jié)構(gòu)本身引發(fā)的安全事故的逐年增加，對其自身進(jìn)步與發(fā)展帶來極為嚴(yán)重的影響，為此更進(jìn)一步研究鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計變得尤為重要。

1鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

自改革開放以來，國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能一直位于持續(xù)增長階段，特別是近幾年，國內(nèi)的鋼產(chǎn)能均會已每年400萬噸以上的速度持續(xù)增長，鋼產(chǎn)能如此的增長速度，使得中國成為全球鋼產(chǎn)能大國之一，伴隨著我國鋼結(jié)構(gòu)建筑業(yè)的飛速發(fā)展，不過因為國內(nèi)建筑業(yè)起步比較晚，相關(guān)技術(shù)人員對其不夠了解，導(dǎo)致我國鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)發(fā)展較為落后。按照不完全統(tǒng)計，現(xiàn)階段中國大多數(shù)特殊鋼結(jié)構(gòu)建筑都是外國設(shè)計師的作品，中國獨立設(shè)計比較少。其次，為提升中國鋼結(jié)構(gòu)建筑物的施工量，中國在一些鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過程中操之過急，在沒有充分了解鋼結(jié)構(gòu)知識的背景下對其建筑進(jìn)行設(shè)計和建設(shè)，導(dǎo)致中國建筑并未獲得進(jìn)步與發(fā)展，反而出現(xiàn)退后的現(xiàn)象。在這過速發(fā)展的建筑領(lǐng)域中，因為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠完善與健全，導(dǎo)致建筑鋼結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，從而引發(fā)建筑項目的使用壽命縮短，建筑領(lǐng)域發(fā)展停滯不前。因此，若想較好的推動中國建筑領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步，對于建筑鋼結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性及怎么讓通過設(shè)計提升建筑的穩(wěn)定性，已成為中國當(dāng)前建筑領(lǐng)域研究的重要方向，其處理也是刻不容緩。

2鋼結(jié)構(gòu)提升設(shè)計穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)

2.1配合性標(biāo)準(zhǔn)

整體鋼結(jié)構(gòu)是由眾多單個鋼結(jié)構(gòu)部件采用焊接、螺絲及鉚接固定等連接手法組合而成，最后成為一個大型建筑結(jié)構(gòu)。所以，在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)程中，需充分考量每個結(jié)構(gòu)部件的配合情況，不論是大組件或是小組件均需互相配合，最后才可以完美形成一個穩(wěn)固的鋼結(jié)構(gòu)。在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，不可只考慮單個鋼結(jié)構(gòu)部件的穩(wěn)定，還需充分考量整體部件的情況，通過精密的組合運算，每個部件需進(jìn)行完美的配合，才可完成整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，盡可能將每個部件的價值體現(xiàn)出來，確保鋼結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。

2.2穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)是指在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計制作平面圖環(huán)節(jié)，需按照不一樣建筑物的針對性需求實行鋼結(jié)構(gòu)平面設(shè)計圖制作，主要保障鋼結(jié)構(gòu)平面設(shè)計圖中的支撐位置，保障支撐位置平面的穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)平面的穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的重心與根本，只有保障鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在平面維持穩(wěn)定，才可在進(jìn)行后的立體搭建進(jìn)程中，防止出現(xiàn)某個位置不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

2.3一致性標(biāo)準(zhǔn)

精準(zhǔn)計算是實行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的根本與前提，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)框架設(shè)計過程中，需按照實際框架和框架間的平衡聯(lián)系來確認(rèn)計算方式與預(yù)期參數(shù)，該環(huán)節(jié)時整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計受力運算的重要流程。但實際操作進(jìn)程中，大部分設(shè)計師過于依賴自身經(jīng)驗，按照自己經(jīng)驗直接對鋼結(jié)構(gòu)框架的穩(wěn)定運算，忽視平衡運算流程，該操作方式缺少合理的運算數(shù)據(jù)，極易引起穩(wěn)定關(guān)系計算失誤，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計無法實現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需求，進(jìn)而導(dǎo)致安全隱憂。為此，平衡運算與穩(wěn)定運算需一致進(jìn)行操作，兩者必不可少。

3現(xiàn)階段建筑工程鋼結(jié)構(gòu)存在的不足

3.1分析鋼結(jié)構(gòu)的不足

3.1.1鋼結(jié)構(gòu)本身不具有相關(guān)耐火本質(zhì)，為此在部分建筑結(jié)構(gòu)項目施工時需對其實行對應(yīng)的防火保護(hù)措施，防止引發(fā)安全事故的產(chǎn)生。

3.1.2對于耐熱環(huán)節(jié)，鋼結(jié)構(gòu)雖具備一定的承載力，但若建設(shè)進(jìn)程中氣溫大于150°C，則會超出鋼結(jié)構(gòu)本身可承受水平，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形狀況，因此需選擇隔熱層作為其重要保護(hù)手法。

3.1.3鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，但由鋼結(jié)構(gòu)制作出來的建筑構(gòu)件強(qiáng)度相對應(yīng)較低，其重要因素是鋼結(jié)構(gòu)普遍采用薄壁方式存在，組建橫截面積較小，在施工過程中一旦受力過大，其穩(wěn)定需求與強(qiáng)度需求無法達(dá)成。

3.2鋼材自身存在不足

3.2.1鋼材自身的耐熱及耐腐蝕水平相對而言較差，極易形成各類型裂紋。

3.2.2鋼材自身化學(xué)成分存在不足?；瘜W(xué)成分對鋼材形成過程起到至關(guān)重要的價值。比較常見的低碳鋼由C、Mn、Si、S、P、O、N、H等8種化學(xué)成分，C、Mn、Si等比較有益的化學(xué)元素，但不可產(chǎn)出用量，、P、O、N、H均屬于有害性化學(xué)元素，為此，鋼材額化學(xué)成分在制作時存在一定程度的缺陷。

4 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的重要要點

4.1防腐設(shè)計要點

建筑物在不同環(huán)境下應(yīng)用會遭受不同的自然腐蝕，例如：潮濕、鹽霧等獨特的應(yīng)用背景下，因為金屬自身存在的特征，極易被腐蝕，對其穩(wěn)定性造成不良影響。一般情況下，金屬原材料極易受到化學(xué)與電化學(xué)腐蝕兩大類的影響。新時代材料合理針對建筑用金屬的應(yīng)用環(huán)境，已研發(fā)出不一樣環(huán)境背景的防腐蝕涂料。針對于比較潮濕環(huán)境，可在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹防腐蝕涂料，能夠隔絕水與空氣這兩種產(chǎn)生金屬腐蝕的因素，避免鋼結(jié)構(gòu)遭受腐蝕。針對于高鹽度背景下運用鋼結(jié)構(gòu)，極易和海水中的鈉離子發(fā)生電化學(xué)腐蝕，按照電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，把金屬原材料當(dāng)做生成物方，通過該方式能夠較好處理鋼結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)而確保鋼結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度，完成鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目標(biāo)。

4.2穩(wěn)定性設(shè)計要點

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計施工進(jìn)程中，在進(jìn)行穩(wěn)定性運算的同時，還需增強(qiáng)對整體鋼結(jié)構(gòu)檢測作業(yè)，嚴(yán)格檢測時保障鋼結(jié)構(gòu)原材料達(dá)標(biāo)且符合設(shè)計需求的重要環(huán)節(jié)，臨界壓力計算方式時預(yù)測鋼結(jié)構(gòu)具體應(yīng)用時承受壓力值的一貫手法，時常運用與鋼結(jié)構(gòu)檢測。若鋼結(jié)構(gòu)承受壓力檢測值大于臨界值，則表明其穩(wěn)定性已破壞，需第一時間進(jìn)行調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)受力設(shè)計，防止引起失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生。著重分析與研究鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部每個組建的受力情況，完善零部件受力細(xì)節(jié)，防止出現(xiàn)受力不平衡的現(xiàn)象，對整體結(jié)構(gòu)安全造成不良影響。

4.3受力設(shè)計要素

鋼結(jié)構(gòu)受力能力是其最為關(guān)鍵的指標(biāo)之一，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，首先需充分考慮鋼結(jié)構(gòu)的承受負(fù)載水平問題。普遍情況下，鋼結(jié)構(gòu)選擇T字形或是L 字形進(jìn)行設(shè)計，是站在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的角度出來，選擇這兩類形狀能夠較好分散建筑物的整個重量，從而實現(xiàn)平衡支撐的目標(biāo)。在建筑項目施工進(jìn)程中，鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑物外圍建設(shè)，對建筑物起到支撐價值。在進(jìn)行建筑物整體設(shè)計時，應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)時需嚴(yán)格遵守對稱標(biāo)準(zhǔn)，其主要因素是使得各個鋼結(jié)構(gòu)均勻承受整體建筑物的作用力，避免某個鋼結(jié)構(gòu)承受壓力太大或太小。其次，不同部位的鋼結(jié)構(gòu)受力與穩(wěn)定性的需求也不一樣。例如：鋼結(jié)構(gòu)中不動支座的需求時避免出現(xiàn)位移現(xiàn)象，為此針對于這一環(huán)節(jié)的支撐水平要求較為嚴(yán)格，針對于鋼梁架，不僅需起到縱向支撐的作用，而且還需充分考量到水平位置時避免其出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。不同位置的鋼結(jié)構(gòu)受力特征需在設(shè)計過程中呈現(xiàn)出來，防止由于考量不到位而引發(fā)失穩(wěn)現(xiàn)象。最后，鋼結(jié)構(gòu)的實際建設(shè)操作也是尤為重要，現(xiàn)場工作人員需嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計圖紙來進(jìn)行操作，盡可能降低施工失誤概率，加大部門與部門間的互相配合力度，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作，強(qiáng)化細(xì)節(jié)管理力度。

5結(jié)束語

總的來說，與鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)與重量輕的特征相結(jié)合，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計進(jìn)程中，不可單獨選擇統(tǒng)一的設(shè)計手法，必須和建筑項目實際狀況相結(jié)合，在精準(zhǔn)判斷長細(xì)比、剖析阻尼數(shù)值的背景下，高效采用多種設(shè)計手法進(jìn)行受力、組件及防腐蝕等設(shè)計，這樣才可將鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑物中的重要意義呈現(xiàn)出來，進(jìn)而促進(jìn)建筑領(lǐng)域的可持續(xù)健康發(fā)展。

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