建筑工程項目中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性分析

芮娟

摘 要：隨著我國建筑工程行業(yè)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性得到了社會各界廣泛關(guān)注。因此進行建筑工程施工時，需要根據(jù)實際情況來制定合理有效的設(shè)計方案，不斷提升鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，最終保證建筑的安全性能。本文對鋼結(jié)構(gòu)進行了簡要的概述，并對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的穩(wěn)定性進行了分析。

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

相比于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土材料，鋼材基本上屬于各向同性的材料，抗壓、抗拉和抗剪強度均很高，并且具有良好的延性。門式剛架的單跨跨度可達到48米。建筑工程項目采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，在相同的空間內(nèi)，減少了混凝土和木材等材料的使用，使得空間可利用率更高，加上現(xiàn)代化的設(shè)計， 使得鋼結(jié)構(gòu)建筑工程更加的時尚美觀。鋼結(jié)構(gòu)的施工特點是鋼構(gòu)件在工廠制作，然后現(xiàn)場安裝，在具體施工的過程中，減少了搭設(shè)腳手架和支設(shè)模板等傳統(tǒng)物力和人力的投入，提高了施工速度，縮短了施工工期。

1 建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

1.1 便捷性

鋼結(jié)構(gòu)由于材料的統(tǒng)一性，所以在設(shè)計和施工的過程中具有更強的便捷性。這種便捷性使得建筑工程的設(shè)計更加的簡單實用，質(zhì)量把控方便， 能夠根據(jù)不同的工業(yè)需求對建筑的設(shè)計提供合理性方案，簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工難度，且能適應(yīng)不同的環(huán)境，相較于傳統(tǒng)的混凝土設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)材料可減輕結(jié)構(gòu)自重，降低基礎(chǔ)工程造價，縮短施工周期，使得工程早日投入使用。

1.2 環(huán)保性

現(xiàn)代化的建筑工程對環(huán)境保護也有一定的要求，而鋼結(jié)構(gòu)由于其具有回收再利用的性能，減少資源浪費。另外，鋼結(jié)構(gòu)建筑工程在施工過程中，不會產(chǎn)生粉塵、煙塵、噪聲等環(huán)境污染，施工比較簡單，進一步體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的環(huán)保性能。

1.3 經(jīng)濟性

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計相對于傳統(tǒng)建筑來說，材料的使用相對單一，減少了其他材料的使用，且鋼結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)固，強度高，空間載荷支持大，所以相對于傳統(tǒng)建筑，減少了材料的使用，所以經(jīng)濟性比較突出，而且鋼結(jié)構(gòu)的防滲耐腐蝕性，也減少了輔助材料的使用，所以現(xiàn)代化的建筑更加推廣鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計原則分析

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計

由于鋼結(jié)構(gòu)的整體剛度與鋼結(jié)構(gòu)的最大承載力和剛度密切相關(guān)，真正的設(shè)計過程要求鋼結(jié)構(gòu)的集成考慮內(nèi)部壓力的變化和大小，從而減少不穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)和失穩(wěn)的問題。為了提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性，還必須使用完整的結(jié)構(gòu)展開設(shè)計。特別是對于單層或多層框架的設(shè)計，只需計算框架柱平面的長度系數(shù)，就可以知道鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否具有良好的穩(wěn)定性。

2.2 結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)剪力

現(xiàn)階段，建筑工程的形態(tài)學(xué)越來越復(fù)雜，建筑結(jié)構(gòu)中不對稱設(shè)計的案例比比皆是，逐漸形成了一種潮流。與傳統(tǒng)的建筑形式相比，這種新的建筑形式需要在設(shè)計穩(wěn)定性方面付出更大的努力。在鋼結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計過程中，為了簡化工作，設(shè)計師經(jīng)常將垂直構(gòu)件直接標(biāo)記為柱子，傾斜柱直接標(biāo)記為斜桿。這種設(shè)計方式雖然對建筑的穩(wěn)定性沒有影響，但在進行剪力調(diào)整時受到的干擾更大。傾斜的柱子承受著垂直和水平方向的荷載。如果設(shè)計人員沒有充分考慮垂直荷載，則會產(chǎn)生較大的剪切誤差，影響建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。更復(fù)雜的是剪切力的具體設(shè)計過程，該項目必須考慮實際施工條件，進行綜合分析和調(diào)整項目的功能組件的建設(shè)條件，以滿足承載力要求。

2.3 防腐設(shè)計

在大氣中，受陽光、風(fēng)沙、雪和溫度變化影響，鋼結(jié)構(gòu)可能會受到不同程度的腐蝕，影響其使用的強度和持續(xù)時間。為了改進鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計，最常用的腐蝕性涂料可以提供長期防腐保護，也可以提供耐腐蝕性涂料。設(shè)計工作的進行應(yīng)當(dāng)從經(jīng)濟方面綜合考慮，使維修和保養(yǎng)條件為人所知，并選擇易于使用和經(jīng)濟的耐腐蝕涂層方法。設(shè)計師必須全面分析工作區(qū)域的氣候條件、環(huán)境條件等因素，并制定有針對性的防腐蝕保護方案， 以提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐性能。在建筑行業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)是一種通用結(jié)構(gòu)體系的一部分，其最大優(yōu)勢是重量相對較輕，工業(yè)化程度相對較高，因此在建筑業(yè)中廣泛使用。再一方面，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是非常重要的一環(huán)，其可以最大限度地保證人的生命和財產(chǎn)安全，我們需要不斷分析其穩(wěn)定性，在遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的同時，必須靠近建筑設(shè)計。與此同時，現(xiàn)場實際情況是設(shè)計的基礎(chǔ)，可以確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

2.4 細(xì)部設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性顯然有利于正常施工和長期使用。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須加強節(jié)點的細(xì)節(jié)設(shè)計。詳細(xì)的設(shè)計有效地彌補了整個項目的缺陷，減少了整個鋼結(jié)構(gòu)的缺陷，避免了項目安全和質(zhì)量的潛在風(fēng)險。首先，設(shè)計師必須考慮整個建筑的初始需求，制定相應(yīng)的設(shè)計方案。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前建筑工程中應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，大大提高了結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性。此外，薄壁型材、圓形型材和小角度型材主要用于薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)需要更大的剛性，在建筑的設(shè)計和施工中，應(yīng)確保細(xì)節(jié)節(jié)點的連接符合要求，保證連接的穩(wěn)定性，保證施工和應(yīng)用的安全性。

2.5 對鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行估算

要對鋼結(jié)構(gòu)建筑物的整體穩(wěn)定性進行分析。鋼結(jié)構(gòu)建筑物由多種構(gòu)件焊接和栓接而成，所以，對建筑物整體結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)定性分析，以便利于建筑物結(jié)構(gòu)的布置和鋼材的選型。然后，對鋼結(jié)構(gòu)建筑框架整體剛度進行計算，目前，對建筑物的剛度計算主要采取軸心壓桿穩(wěn)定計算法，力保建筑物整體剛度的科學(xué)性，才能保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.6 對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和節(jié)點進行科學(xué)設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、節(jié)點的穩(wěn)定性影響著鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，所以，首先要對局部構(gòu)件截面進行科學(xué)的計算，尤其是支撐柱和鋼梁，充分考慮鋼材的彈性和柔性，例如，對梁腹板抗剪凈截面強度進行反復(fù)驗證、對大跨度鋼梁的變形度和承載力度進行反復(fù)計算;其次，對栓接構(gòu)件的螺栓進行科學(xué)設(shè)計，不僅要選用高強度螺栓，還要科學(xué)選用扭剪類型、摩擦類型的螺栓;最后，對焊縫所需要承受的力度和所具有的強度進行科學(xué)計算，合理地設(shè)計焊縫的長度、寬度等。

2.7 合理選擇鋼材

鋼材具有可塑性強、強度高、韌性好等優(yōu)良的性能，同時施工相對簡單、工期短、安全系數(shù)高。但是，由于鋼材制作廠家整體水平參差不齊， 其質(zhì)量差異性較大，在建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要結(jié)合建筑強度標(biāo)準(zhǔn)選擇恰當(dāng)?shù)匿摬摹?/p>

3 結(jié)束語

綜上所述，在我國建筑工程行業(yè)飛速發(fā)展的背景下，鋼結(jié)構(gòu)工程在建筑工程中的應(yīng)用越來越頻繁。在實際應(yīng)用中，鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量輕、強度高、施工便捷、經(jīng)濟性等優(yōu)點被充分發(fā)揮出來。為了進一步提高建筑工程建設(shè)施工水平，有必要對鋼結(jié)構(gòu)工藝進行更深入的研究，從鋼材質(zhì)量控制、工程設(shè)計、施工管理等角度，做好每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。只有這樣， 才能進一步發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用價值，提高建筑工程建設(shè)水平。

參考文獻：

[1] 劉軒銘，王海.建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020，（08）：134-135.

[2] 杜俊.建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2020，（02）：185-186.

[3] 鄭立偉，程鋒磊.建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2019，（01）：162-163.

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