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

摘? ? 要：近年來，隨著建筑工程項目的增多，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計也有了很大的突破。在對鋼結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計過程中，需要全面考慮建筑工程實際建設(shè)情況，注重對細(xì)節(jié)要點的合理控制，全面落實設(shè)計方案，保證鋼結(jié)構(gòu)整體安全性和穩(wěn)定性，通過對鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用，可以有效保證居住者的人身安全和財產(chǎn)安全，為建筑工程事業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

關(guān)鍵詞：建筑工程;鋼結(jié)構(gòu);穩(wěn)定性

1? 引言

對建筑項目中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性展開研究探討，找到其中存在的問題，且提出與之相對應(yīng)的改良方法及處理方案，保證建筑工程項目的安全性及穩(wěn)定性。

2? 鋼結(jié)構(gòu)具備的特點

鋼結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，與普通的鋼結(jié)構(gòu)相比較質(zhì)量更輕的輕型鋼結(jié)構(gòu)，與普通鋼結(jié)構(gòu)相比承載力更高而鋼耗量更少的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)，與普通鋼結(jié)構(gòu)相比造型美觀，鋼材使用量更少的空間網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)，與普通鋼結(jié)構(gòu)相比強度更高的、用量更少、韌性與塑性更強且廣泛運用的鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)。各種鋼結(jié)構(gòu)所適合的的建筑也是不同的，都具備自身的優(yōu)勢優(yōu)點，進行建筑設(shè)計之時，應(yīng)當(dāng)依據(jù)建筑需求進行合理選用。然而不管何種鋼結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性屬于一定要考慮到的內(nèi)容。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化、韌性、塑性、質(zhì)量以及強度都非常有優(yōu)勢，然而確保穩(wěn)定性的剛度較低，一般需要進行驗算。另外鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性主要分成局部穩(wěn)定性以及總體穩(wěn)定性。一般單個鋼構(gòu)件桿件對于大型建筑來說并不能起到充分的承載力作用，一定要很多單個鋼構(gòu)件進行有效連接之后進行整體受力，而采用不同接連方法最大的承受力同樣是存在差異的，這必須進行科學(xué)研究決定。從局部觀察分析，若干小型鋼桿件組成較小構(gòu)件，也能夠承受一定壓力，逐層細(xì)分，都必須要在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計之時進行考慮，防止由于一個小問題而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)整體的垮塌。

2.1? 重量輕、強度高

現(xiàn)階段建筑工程施工過程中，通常會首先選擇鋼結(jié)構(gòu)施工要點，其主要原因是鋼結(jié)構(gòu)綜合應(yīng)用性能優(yōu)勢明顯，可以強化建筑結(jié)構(gòu)整體安全性。

2.2? 可塑性強

在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中，會體現(xiàn)出很強的可塑性特點，因為建筑行業(yè)屬于高危行業(yè)，在進行施工建設(shè)的過程中，會經(jīng)常因為遭受到外界的撞擊或者其他作用力，發(fā)生形變現(xiàn)編，運用鋼結(jié)構(gòu)框架之后，能夠有效控制形變問題的發(fā)生。

3? 鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)影響因素

3.1? 分支點的失穩(wěn)

存在此類問題的原因在于沒有對分支點結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計，進而會導(dǎo)致局部失穩(wěn)現(xiàn)象，主要因為直桿軸心改進過程與平板受壓面改善過程發(fā)生問題而導(dǎo)致。

3.2? 極值點的失穩(wěn)

由于偏心受壓構(gòu)件采取的是鋼材，因此若是極值點達到一定水平便會發(fā)生失穩(wěn)問題。在開展工程項目建設(shè)工作的時候時常會出現(xiàn)偏心受壓現(xiàn)象，尤其是在處理非對稱結(jié)構(gòu)以及進行異形承載設(shè)計之時，還有就是在進行建筑工程施工之時選用高質(zhì)量附屬物，這些都會導(dǎo)致設(shè)計內(nèi)容與實際情況存在沖突，進而會造成失穩(wěn)問題。

3.3? 躍越失穩(wěn)因素

此類因素和上述兩種是存在差異的，既不屬于平衡分差點，且不屬于極值點。是屬于從丟失平穩(wěn)然后跳躍至另一穩(wěn)定平衡的一種狀態(tài)。換句話說就是這類失穩(wěn)問題是建立在以上兩類失穩(wěn)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的發(fā)展結(jié)果，整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，這對建筑安全性會產(chǎn)生嚴(yán)重影響。當(dāng)項目工程存在躍越失穩(wěn)問題的時候，一定要迅速加強加固且根據(jù)結(jié)構(gòu)特點進行調(diào)節(jié)，在整體穩(wěn)定性評估合格以后才可以繼續(xù)投入運用。

3.4? 其余失穩(wěn)因素

除去以上三種影響之外，鋼結(jié)構(gòu)之中比如一些連接件的變形腐蝕問題，以及一些鋼結(jié)構(gòu)主體由于外力及溫度等環(huán)境影響而出現(xiàn)破損問題，同樣會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，從而變成失穩(wěn)問題的主要影響因素。

4? 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計算

4.1? 靜力設(shè)計法

靜力設(shè)計方法一般是運用到鋼結(jié)構(gòu)彈性計算系統(tǒng)當(dāng)中的，被稱作歐拉法，屬于運用在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定最大承載力計算中的基礎(chǔ)性方法。采用彈性計算法來確定微分計算方程的時候，必須達到一定的力學(xué)與結(jié)構(gòu)假定。第一，鋼結(jié)構(gòu)材料必須符合虎克定律的基礎(chǔ)性要求，材料應(yīng)變以及材料應(yīng)力間要互成線性關(guān)系。第二，計算模型需要和實際結(jié)構(gòu)間相互統(tǒng)一，要能反映出實際彈性受力。第三，保證施工過程準(zhǔn)確合理，防止不合理的施工操作造成實際模型和計算模型間存在出入。

4.2? 塑性設(shè)計法

塑性結(jié)構(gòu)原理決定了結(jié)構(gòu)元件強度以及塑性要超過標(biāo)準(zhǔn)載荷設(shè)計再乘上安全系數(shù)。一階塑料分析以及鋼塑分析一般是運用在建立內(nèi)部強度的構(gòu)造分析之中。塑性分析法是允許在材料結(jié)構(gòu)進入到可塑性以后再對內(nèi)力進行重新分配，然而材料結(jié)構(gòu)一定要具備充足的可塑性。在進行設(shè)計的時候，對法蘭尺寸與橫截面進行限制。塑性設(shè)計法屬于非線性的，然而無法將結(jié)構(gòu)設(shè)計的材料范圍以及結(jié)構(gòu)特點反映出來。

4.3? 動力設(shè)計方法

動態(tài)方法主要是運用在結(jié)構(gòu)動態(tài)穩(wěn)定性計算當(dāng)中。若是它因為輕微影響而振動，那么便說明了振動加速與結(jié)構(gòu)變形已反映到結(jié)構(gòu)應(yīng)力之中。若是靜態(tài)靜載荷值很小，那么形變方向與加速度不同，干擾徹底消除之后，運動會不斷變化成為靜態(tài)，而且結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)會保持穩(wěn)定狀態(tài)。若是穩(wěn)定性與負(fù)載是在基于最大負(fù)載條件下發(fā)生變化，那么變形方向與加速方向是相統(tǒng)一的，在干擾消除以后，這種移動也會消除。它依舊處在發(fā)散狀態(tài)，所以結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)是處在不穩(wěn)定狀態(tài)，而臨界狀態(tài)屬于負(fù)荷而且屬于一種結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的負(fù)荷。依照結(jié)構(gòu)振蕩頻率是零的條件進行分析研究。

4.4? 鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

加強對鋼結(jié)構(gòu)間穩(wěn)定性關(guān)系的掌握能夠確保鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一種設(shè)計，所以需要重視鋼結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造。在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，鋼結(jié)構(gòu)需要盡量保證準(zhǔn)確與簡捷。進行鋼構(gòu)件連接的時候，需要依照想關(guān)實情開展操作。為了確保屋頂框架與屋頂板間有效連接，屋頂柱與梁充分穩(wěn)定來增強鋼結(jié)構(gòu)抗震性，這能夠提升建筑物安全性。其次，鋼結(jié)構(gòu)抗震強度由選用支撐的形式以及位置來決定，所以進行設(shè)計之時重視這些因素，盡最大努力降低這些因素在鋼結(jié)構(gòu)抗震性方面產(chǎn)生的影響。

4.5? 強節(jié)點弱構(gòu)件

結(jié)構(gòu)構(gòu)造首先一定要考慮到連接承載水平。因為連接壞損，梁與柱非常低效而且結(jié)構(gòu)同樣會壞損。第一應(yīng)當(dāng)從梁端的設(shè)計內(nèi)力進行操作，依據(jù)強節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計要求對內(nèi)力進行調(diào)節(jié)。第二，應(yīng)當(dāng)采取有效的技術(shù)方法，比如：光束的端部釋放，框架構(gòu)件能夠顯著塑性構(gòu)造損壞以前變形，其中地震能量用于保障，幅材凸緣部位來確定的剛性元件主要目的在于防止此類型的集中壓力。如果采取節(jié)點加焊接蓋又或是開啟梁下凸側(cè)，連接靈活性與整體輪廓束相比較承載力是更大的。采取法蘭連接抗沖擊性一定要滿足相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)。

5? 結(jié)語

綜上所述，我國的建筑行業(yè)發(fā)展也已經(jīng)到達一定的水平，建筑施工技術(shù)以及設(shè)計質(zhì)量已經(jīng)得到跨域式增強。建筑工程施工中，鋼結(jié)構(gòu)以建筑高度高、結(jié)構(gòu)跨度大、形式多樣化、施工安裝快捷、施工周期短、投資少回收快、能方便滿足工藝生產(chǎn)的需要等優(yōu)越性深受青睞。針對我國組合鋼結(jié)構(gòu)的施工現(xiàn)場運用情況，要運用合適的方法手段，對鋼鐵結(jié)構(gòu)進行改進優(yōu)化，以此來最大化提升工程項目中鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。采取合理科學(xué)的改進措施與處理方案，進而來有效保證未來建筑建設(shè)工程的總體質(zhì)量。

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作者簡介：

侯帥（1991—）男，漢族，助理工程師，天津市，碩士學(xué)歷，土木工程專業(yè)，結(jié)構(gòu)工程研究方向。