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

張傳花

【摘要】本文首先闡述了建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，論述了建筑工程項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏穩(wěn)定的主要因素，接著分析了建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最后對(duì)建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討。

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

建筑業(yè)總體發(fā)展良好，鋼結(jié)構(gòu)起著重要作用。因此，在規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目時(shí)，可以采用不同的方法，確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，從而為人們創(chuàng)造安全的場(chǎng)所。

1、建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

建筑設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的構(gòu)建是鋼結(jié)構(gòu)的多樣性。建筑設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題直接影響鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，特別是在高負(fù)荷鋼結(jié)構(gòu)中。設(shè)計(jì)這類鋼結(jié)構(gòu)件必須考慮很多因素，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及鋼結(jié)構(gòu)的整體性要認(rèn)真分析和探索。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由多種構(gòu)件組成的整體，任何構(gòu)件的作用都是不可忽視的。如果任何部件有問題，如不穩(wěn)定、變形等。，肯定會(huì)影響其他構(gòu)件，最終導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性出現(xiàn)問題。

2、建筑工程項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏穩(wěn)定的主要因素

鋼結(jié)構(gòu)是近年來建筑工程規(guī)劃建設(shè)中最重要的結(jié)構(gòu)類型之一。鋼結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量和等級(jí)直接影響建筑項(xiàng)目的施工質(zhì)量。為了保證工程項(xiàng)目在規(guī)劃施工過程中的質(zhì)量、安全性和穩(wěn)定性，必須將鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作為主要的基準(zhǔn)和評(píng)價(jià)依據(jù)。但是從設(shè)計(jì)和具體施工的角度來看，在實(shí)踐中，由于結(jié)構(gòu)本身的多樣性，其自身的穩(wěn)定性很難得到有效的保證。在鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用過程中，與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)本身需要使用許多不同類型的節(jié)點(diǎn)，其中梁柱的承載力是最常見的，要判斷和分析許多會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素。

2.1極值點(diǎn)失去穩(wěn)定性

鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中起著重要作用，直接影響著整個(gè)建筑的施工質(zhì)量。因此，如果無法滿足基于標(biāo)準(zhǔn)的零件的相應(yīng)限制，則在制造結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，邊界點(diǎn)的穩(wěn)定性可能會(huì)出現(xiàn)極大的不平衡。同時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)偏心載荷，特別是在設(shè)計(jì)和應(yīng)用不對(duì)稱結(jié)構(gòu)時(shí)。由此可見，設(shè)計(jì)和應(yīng)用在實(shí)踐中找不到有效的對(duì)應(yīng)，必然導(dǎo)致自身的穩(wěn)定性得不到保證。

2.2分支點(diǎn)缺乏穩(wěn)定性

分析了導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的諸多因素和條件，不難看出分支點(diǎn)也是常見現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的一個(gè)主要原因是分支點(diǎn)缺乏科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)，最終影響到當(dāng)?shù)氐姆€(wěn)定。對(duì)于一些比較完善的直桿軸，它們與平板受壓面之間的屈曲現(xiàn)象也會(huì)體現(xiàn)在分支點(diǎn)的失穩(wěn)上。

3、建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)的施工是嚴(yán)格的，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。因此，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性必須在施工項(xiàng)目中得到充分考慮。鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性普遍下降，大多數(shù)設(shè)計(jì)師缺乏鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要經(jīng)驗(yàn)。為此，在鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展過程中，應(yīng)熟悉鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要方面，特別是鋼結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)和隱蔽構(gòu)件，以提高鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)工程單位需要提高設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)和專業(yè)水平，提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的基本要求，從而有效提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的整體穩(wěn)定性和安全性。

3.2節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)設(shè)置對(duì)鋼結(jié)構(gòu)性能有明顯影響。例如，一個(gè)地區(qū)的地震可能對(duì)建筑的穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大影響。因此，有必要有效提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗沖擊性。設(shè)計(jì)師必須專注于建筑的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)并開始設(shè)計(jì)，同時(shí)不斷提高建筑的整體承載力和抗沖擊性。參與本節(jié)的工程師也需要提高自己的鋼焊接技術(shù)水平，特別是在高強(qiáng)度鋼螺栓連接問題上，以提高鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，減少外部環(huán)境因素對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的不利影響。

3.3樓板設(shè)計(jì)

在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樓板設(shè)計(jì)直接關(guān)系到整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。伴隨著近年來鋼結(jié)構(gòu)利用率的增加，鋼結(jié)構(gòu)的形態(tài)朝著工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。因此，在建筑鋼結(jié)構(gòu)的樓板設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮樓板穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。而且裝配式整體樓板可以直接用于設(shè)計(jì)和施工，可以掌握一些新樓板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，有效提高鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，為后續(xù)人們的生活安全打下良好的基礎(chǔ)。

4、建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性

目前國(guó)內(nèi)很多建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)工作主要是按照平面體系進(jìn)行的，所以工程設(shè)計(jì)工作中使用的基本框架結(jié)構(gòu)基本都是類似的。目前國(guó)內(nèi)很多建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)工作主要是按照平面體系進(jìn)行的，所以工程設(shè)計(jì)工作中使用的基本框架結(jié)構(gòu)基本都是類似的。為了有效保證平面結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)工作中不會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性退化等問題，需要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)要點(diǎn)來保證關(guān)鍵點(diǎn)的穩(wěn)定條件，通過增加必要的結(jié)構(gòu)支撐架來保證建筑工程的整體穩(wěn)定性。同時(shí)，建筑平面穩(wěn)定性的計(jì)算方法需要與建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法保持同步。

4.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法

第一，靜態(tài)法。靜態(tài)法是結(jié)合一些輕微變形的結(jié)構(gòu)應(yīng)力條件，形成相對(duì)平衡的微分方程。通過創(chuàng)建微分方程來仔細(xì)計(jì)算零件的臨界相關(guān)載荷。分析鋼結(jié)構(gòu)平衡裝置時(shí)，很難及時(shí)有效地確定和分析自身的穩(wěn)定性。在這種情況下，需要將實(shí)際需求與外部負(fù)荷相結(jié)合，以證明平衡是合理的，最終確定與彈性結(jié)構(gòu)形狀的最終負(fù)載平衡相對(duì)應(yīng)的臨界負(fù)荷。在平衡法的提出和應(yīng)用過程中，通常需要用結(jié)構(gòu)小變形的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析，有利于分叉屈曲載荷平衡方程的合理構(gòu)造，同時(shí)可以計(jì)算和分析最小解。為了保證該方法在應(yīng)用過程中的有效性和針對(duì)性，需要在混凝土結(jié)構(gòu)施工和使用過程中獲得滿足實(shí)際要求的屈曲荷載，為鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供有效保證。

第二，動(dòng)態(tài)法。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系處于平衡狀態(tài)時(shí)，如果受到一定程度的擾動(dòng)，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系都會(huì)發(fā)生振動(dòng)，因此應(yīng)采用動(dòng)力學(xué)方法來分析鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與其所承受的荷載密切相關(guān)，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，鋼結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速時(shí)，這種關(guān)系更為密切。如果鋼結(jié)構(gòu)的荷載值低于鋼結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定的極限荷載值，加速度將與之前鋼結(jié)構(gòu)變形的具體方向相反。

第三，能量法。臨界負(fù)荷確定后，可以用勢(shì)能駐值的條件來確定。這個(gè)方法就是能量法。在該方法的實(shí)際應(yīng)用中，總勢(shì)能將直接影響結(jié)構(gòu)體系的初始位置。在分析整個(gè)過程時(shí)，不難看出，當(dāng)外部負(fù)荷較小且不符合規(guī)定值時(shí)，整體性能會(huì)降低。體系結(jié)構(gòu)的整體位置在此時(shí)是穩(wěn)定的。但是，如果外部負(fù)荷大于或大于指定值，則整體性能會(huì)提高。這會(huì)導(dǎo)致建筑模型原始位置的明顯不穩(wěn)定。在這種情況下，可以根據(jù)實(shí)際需要科學(xué)合理地使用電力站，或者計(jì)算臨界負(fù)荷值，以確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

結(jié)語：

在目前大多數(shù)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，內(nèi)部框架的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。為了有效提高鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，需要規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)的不同強(qiáng)度框架，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，需要有效判斷不同框架之間的連接程度和穩(wěn)定條件。

參考文獻(xiàn)：

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