建筑钢结构的稳定性设计综述

任旭晨

摘要:现当今，随着我国经济的快速发展，钢结构在各个行业的应用非常普遍，并且不同的行业对于其需求也是不同的，这就需要设计人员能够对钢结构稳定设计原理熟练掌握，同时按照每个行业的需求以及特点强化建筑钢结构的稳定。现阶段，由于城市空间有限，人口不断增加，建筑呈现高层化发展，若是建筑钢结构稳定性产生问题，就会造成严重的工程事故。本文主要就对建筑钢结构稳定性设计相关方面进行分析和综述。

关键词：建筑钢结构;稳定性设计

引言

在建筑施工中，钢结构有着强度高和自重轻等一些独特的优势，在土木建筑的建筑工程项目中应用中能过获得比较好的收益，所以钢结构的应用得到了比较好的效果。但是近年来因为建筑钢结构本身的稳定性不强所引发的各种安全事故变得越来越多，这使得人们对钢结构的安全性产生了一些质疑。本文主要结合自身的工作实践，分析研究了建筑项目中钢结构应用中所存在的一些缺陷，研究了建筑钢结构的稳定性设计，以期能够更好的促进建筑钢结构的应用和发展。

1建筑钢结构稳定性概念

就目前的情况来看，建筑钢结构稳定性会受到自身强度和稳定性的影响，钢结构强度主要是指在平衡状态下所承受的最大应力，需要保证其是否控制在材料的屈服点以内。对于钢结构的稳定性主要是指很对钢结构因为受到外界应力的影响所发生的变形，从而会直接影响到整个性能，不能保障整体的性能。

2结构稳定性的原理与原则

钢结构稳定性原理源于三角形稳定原理，随着对其深入研究，结构的材质、荷载等因素均对钢结构的稳定性有一定的影响。因此，钢结构的整体布置需考虑建筑的整个体系以及组成部分对稳定性的需求。目前，钢结构大多根据建筑平面体系而设计，因而平面钢结构构件的稳定性计算模型需与钢结构的布置相一致。同时，钢结构的计算简图和稳定性计算方法所依据的简图需一致，倘若两者有偏差，则会导致计算结果出现差异。为了确保计算简图的准确性，需严格遵守简化原则进行简化，避免失稳事故的发生。

3建筑工程钢结构的性能缺陷

尽管和混凝土结构相比钢结构可表现出很多的性能优势，然而因为有具体施工指标的强性约束，在工程施工的活动中会受到各类关联因素的影响，在钢结构的施工环节中亦不可避免的会发生各类异常情况。

3.1钢结构建筑材料本身的性能缺陷

和混凝土结构相比，钢结构的最大缺陷即为抗腐蚀性及耐火性能较差。根据钢结构设计规范，未做防护的钢结构耐火时间仅有15分钟。因此，在建筑施工和使用环节中应对钢结构实施防护，但此类防火层的设置还必然增大工程项目的建造成本。因此在平时的工程施工环节中，需依照工程建造的实际需求，选取适当的组成结构及施工材料。

3.2设计剪力调整不均匀

近年来，我国建筑行业发生了巨大的变化，随之而来的是建筑设计的复杂化、个性化，出现了很多在传统眼光里的“异类”，比如不对称建筑。然而，这种不对称的建筑很容易发生倾斜现象，出现这种倾斜的原因是多种多样的，其中，最为常见的是因为设计方面的因素。与传统正统对称类建筑相比，这种不对称的结构对钢结构的剪力有着严格甚至于苛刻的要求。传统设计师在新型不对称建筑的钢结构设计中，因技术水平有限简化处理了部分内容，简化的部分，虽然在传统的建筑中影响不是十分巨大，但是在新型的特别是在不对称的建筑中，对于整体的稳定性的影响是明显的，有些甚至是非常严重的。因此，在设计时必须综合考虑各方面的因素，对建筑钢结构进行科学设计，最大程度地发挥其稳定性。

4建筑工程的钢结构稳定性设计要点

4.1确保整体结构布置的合理性

在对于建筑钢结构设计当中，首先需要强化对钢结构科学合理的布局，以此来有效的满足钢结构整体或者局部对稳定性的要求，从而将稳定性合理的提升。为了确保平面结构在实际的应用中不会产生失稳，这就需要对结构实施处理，合理的布置支撑构件，提升建筑结构的整体稳定性。并且，相对于平面结构的稳定性在计算中也需要和结构布置确保一致。

4.2加强静力分析以及动力分析

对建筑钢结构的稳定分析可以分为静力分析以及动力分析这两大方面，因而，在对建筑钢结构的实际设计过程中，应该充分考虑到工程的实际状况，通过对静力分析以及动力分析的综合考虑，全面有效的对钢结构的稳定性进行保障。静力分析是静力平衡法的简称，通过将受到微小形变后的钢结构受力进行分析，而后建立平衡微分方程，通过综合计算得出最终的临界载荷。结构动力分析主要包括：特征值分析、反应谱分析、时程分析三大块。特征值分析也称结构自振特性分析，主要求解结构的自振周期和振型向量。反应谱分析基于振型分解反应谱理论，是一种工程上最常用的计算地震作用下结构动力响应方法，但这种方法只限于线弹性结构，弹塑性阶段振型分解法不再适用。时程分析包括线弹性时程分析和弹塑性时程分析两大类，与振型分解法的主要区别在于采用实测的地震波输入结构计算结构的响应，弹塑性时程分析具体还可分为静力弹塑性时程分析（也称Pushover分析）和动力弹塑性时程分析两类。上述结构动力分析中，特征值分析和反应谱分析比较常用。而时程分析一般仅针对重要建筑以及体型非常复杂的建筑。小震水准下可进行结构线弹性时程分析，大震水准下需要采用结构弹塑性时程分析方法。

4.3重视局部与整体之间稳定性的关系

在钢结构稳定性设计时，不仅要注重结构在动力和静力荷载下的整体位移，更要注重单体构件的稳定性设计。比如，在工字型截面梁的设计和计算中，不仅梁的整体强度和稳定性要进行计算，钢梁局部如翼缘和腹板的局部受压也要根据钢结构设计标准进行验算。验算不满足规范局部稳定要求的，需要按计算结果和构造要求设置横向、纵向加劲肋。倘若钢梁因局部失稳造成构件破坏而退出工作，那么由钢梁构成的结构体系也就相应失效，从而造成结构的整体失稳。

4.4建筑工程中钢结构稳定性设计的防腐设计

建筑工程钢材腐蚀主要分为大气腐蚀、局部电化学腐蚀和应力腐蚀，各种腐蚀形式都会进一步降低钢材的强度和耐久性，因此加强防腐设计非常重。钢结构的主要防腐方式是涂装防锈漆，设计时应当根据建筑工程的具体情况和施工要求进行，同时需要充分的考虑防腐设计的保养以及维护方法，从而能够有效的确保整体的防腐性能，更好的确保钢结构稳定性能。

结语

综上所述，建筑钢结构的稳定性设计关系着钢结构的整体安全性和正常使用功能的实现。在工业与民用建筑钢结构的设计中，设计人员应充分掌握钢结构及构件的稳定性能，对不同的结构类型采用不同的结构方案，从而避免设计方案在施工过程中发生失稳的事故。

参考文献

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