建筑鋼結構主體穩(wěn)定性設計分析

陳 波 周紅蓮

（1.四川省建筑設計院，四川 成都 610000；2.成都龍湖錦華置業(yè)有限公司，四川 成都610000）

鋼結構因為具有穩(wěn)定性強、重量輕等特點被廣泛應用于工程建筑中，對建筑主體的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，避免了房屋倒塌的現(xiàn)象，保證了國家及人民的財產(chǎn)安全，但是在建筑鋼主體的穩(wěn)定性設計上還存在一定的問題，這也是工程建筑的穩(wěn)定性受到影響的主要原因，因此在建筑鋼結構主體穩(wěn)定性的設計上，要積極采取措施，規(guī)避可能出現(xiàn)的問題。

一、建筑鋼結構的優(yōu)點

1 鋼結構材料的抗震性高

在工程建筑中所使用的鋼結構主要是由鋼板、冷加工的薄型鋼板或是熱軋型鋼等材料制作而來的，所以與混凝土制成的結構相比具有重量輕、延展性強的優(yōu)點。因為這些鋼材料的的強度高，具有較高的可塑性，同時柔韌性更強，能滿足工程建筑的不同需要，因此在工程建筑的過程中被廣泛的使用。且鋼結構具有較高的延展性，所以具有很強的抗震性，所以當發(fā)生地震時，具有較強的緩沖作用，與傳統(tǒng)的混凝土結構相比安全性更高，適用于地震多發(fā)的地區(qū)。

2 鋼結構材料的精確度高

在工程建筑的過程中，要根據(jù)建筑的實際情況選擇不同材料，進行建筑結構建設。如果是大跨度的建筑，則可以采用鋼結構，因為這種材料的結構具有較高的韌性和可塑性。如果在建筑的過程中需要較高的穩(wěn)定性，那么就更應該采用這種鋼結構，因為這種材料在一定范圍內(nèi)的應力幅度具有很強的彈性，所以如果建筑需要非常精確的施工，那么這種鋼建筑在受力的情況下與工程建筑的力學計算方法比較符合，與混凝土結構相比更加精確，所以可以被廣泛使用。

3 鋼結構的建筑施工簡便

建筑鋼結構的制作過程非常簡單，因為主要是由鋼板、冷加工的薄型鋼板或是熱軋型鋼為材料制作而來的，所以在制造的過程中所使用的材料非常單一，制作的方法也很簡單。這些材料的強度和密度比混凝土大，但重量卻輕很多，因此如果是在同樣跨度且能承受同樣強度的情況下，鋼結構比混凝土結構的重量要輕很多，材料的運輸成本更低，因此如果是遠距離運輸?shù)脑挄仁褂没炷敛牧瞎?jié)省很多成本。工程的施工更加簡便，且施工周期短，有利于節(jié)省建筑成本。

在鋼結構的施工過程中，采用的是干施工的方式，所以在是施工的過程中會產(chǎn)生很少的施工噪音，比混凝土結構的施工更加環(huán)保，在施工的過程中也不會產(chǎn)生鋼結構垃圾，有利于我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

二、建筑鋼結構的缺點

雖然與混凝土結構相比鋼結構存在很多的優(yōu)點，但是由于施工條件的限制，在施工的過程中受到各種因素的制約，在使用鋼結構的過程中也會出現(xiàn)相應的問題，在工程建筑中應認識到鋼結構存在的問題，及時采取措施進行規(guī)避，保證工程建筑的整體質(zhì)量。

1 鋼建筑材料自身存在的缺點

與混凝土結構相比，鋼結構的最大弱點就是耐腐蝕性和抗火性較弱，因此若果在施工的過程中溫度超過150攝氏度，那么鋼結構就會出現(xiàn)問題。在建筑的過程中就需要對鋼結構進行防護，而這些隔熱設施的使用又會增加建筑的成本，所以在具體的工程建筑過程中，應該根據(jù)工程施工的具體情況，選取結構材料。

另外，雖然鋼結構就有較高的強度，但是在鋼結構的實際應用中，通常選取強度較低的構件，且這些構件的橫截面多是以薄壁的形式出現(xiàn)，使建筑鋼結構的整體穩(wěn)定性受到了限制。在具體的施工中通常容易出現(xiàn)只重視鋼結構的穩(wěn)定性忽視了其強度的充分發(fā)揮，造成建筑材料浪費的現(xiàn)象，工程的整體質(zhì)量也得不到保證。

2 鋼結構設計上存在的缺陷

在鋼結構的建筑施工過程中，還存在設計不合理的現(xiàn)象，使鋼結構的各種特性不能得到充分發(fā)揮，增加了鋼結構的不穩(wěn)定性，因此在鋼結構的設計過程中必須遵循一定的設計原則，保證工程建筑的穩(wěn)定性，規(guī)避在建筑過程中對鋼結構造成的不利影響，保證工程建筑的質(zhì)量。

三、建筑鋼結構主體穩(wěn)定性設計

在鋼結構穩(wěn)定性的設計過程中，必須對原有的設計方法進行變革，并遵循一定的設計原則。在設計的過程中，充分發(fā)揮鋼結構的各種優(yōu)勢，同時規(guī)避鋼結構存在的缺點，使工程建筑的鋼結構穩(wěn)定性更強，保證工程建筑的整體質(zhì)量。

1 建筑鋼結構主體穩(wěn)定性設計的原則

在建筑鋼結構穩(wěn)定性設計的過程中，應該將鋼結構的穩(wěn)定性與強度區(qū)分開來，因為在實際的建筑過程中，只有將二者區(qū)分開來，才能保證鋼結構的各項優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。在鋼結構的設計過程中一定要以全局的眼光來進行鋼結構的整體布局，只有這樣才能保證工程建筑的整體穩(wěn)定性，同時還要保證鋼結構的每一個布局的穩(wěn)定性，因為在工程建筑的過程中，鋼結構的整體與局部是相互依存的，在具體的設計過程中，可以在保證鋼結構整體穩(wěn)定性的情況下，設計必要的支撐構件，來保證工程建筑的整體穩(wěn)定性。

在建筑鋼結構穩(wěn)定性的設計過程中，結構設計簡圖和計算方法所依據(jù)的簡圖必須在一致的情況下進行，因為在鋼結構的實際設計中只對框架柱的穩(wěn)定性進行設計，而不對每一層框架做穩(wěn)定性分析，造成這種現(xiàn)象的原因是在工程建筑的過程中，涉及到眾多的框架，在實際的工作中對每一個框架都做穩(wěn)定性分析是不現(xiàn)實的，所以在工程設計的過程中，通常計算框架柱的穩(wěn)定性，因為在實際的計算過程中，框架柱的穩(wěn)定性與框架的穩(wěn)定性是一致的。在進行框架柱穩(wěn)定性的計算時，需要用到柱長度計算系數(shù)。但是在實際的計算過程中，往往容易出現(xiàn)設計的框架不符合實際條件，使框架柱的計算無法具體實行。

在鋼結構的細部構造上也應該進行細致的穩(wěn)定型設計，同樣鋼結構的構件穩(wěn)定性也應該被充分的考慮在內(nèi)。在構件的細部設計上，如果對細部的傳遞彎矩與不傳遞彎矩之間的節(jié)點有具體的要求，應該在充分考慮構件柔韌性與剛性的情況下，根據(jù)工程結構的不同強度要求作出具體的計算。

2 建筑鋼結構穩(wěn)定性的設計特點

在建筑鋼結構的穩(wěn)定性設計過程中，必須先了解設計過程中的特點，只有這樣才能保證工程設計的整體質(zhì)量。首先，在鋼結構穩(wěn)定性的設計過程中，要在鋼結構的整體上進行充分分析，保證各個鋼件的穩(wěn)定性。在鋼結構穩(wěn)定性的設計過程中，軸心壓桿的穩(wěn)定性計算通常采用折減系數(shù)法或是臨界壓力求解法，這兩種計算方法，對鋼結構的失穩(wěn)及整體剛度的計算具有重要作用。在鋼結構的彈性穩(wěn)定性計算中，應該首先應用柔性構件的第二階分析法，因為在彈性結構的計算中柔性構件的彈性會對鋼結構的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，所以在設計時，應該在鋼結構整體穩(wěn)定性的情況下進行計算，使鋼結構的整體穩(wěn)定性得到保證，彈性較大結構的穩(wěn)定性也能得到保證，且使這部分建筑結構的精確度更高。

3 在鋼結構穩(wěn)定性設計過程中需要注意的問題

在鋼結構穩(wěn)定性的設計過程中，不能一味的采取統(tǒng)一的設計方法，在實際的設計過程中應該充分考慮工程建筑的具體情況。比如，如今的工程建筑可以分為多層建筑和低層建筑，建筑物的層數(shù)不同，對鋼結構的穩(wěn)定性的要求是不同的，通常只有1 2層以下的建筑材料適用于鋼結構，同時為了提高鋼結構的穩(wěn)定性，應盡量設計對稱的建筑，保證建筑工程在遇到地震時，具有較高的穩(wěn)定性，對建筑的損壞降到最低。

在鋼結構的建設過程中，還應保證鋼構件的穩(wěn)定性及強度能達到標準，可以根據(jù)構件的厚度和長度的比值，設計穩(wěn)定性最強的構件。如果鋼構件在鋼結構整體失效前已經(jīng)發(fā)生了屈曲，則需要通過鋼構件的屈曲強度來增加構件整體的承載力。

在鋼結構穩(wěn)定性設計的過程中，還可以借助于先進的計算機軟件，對一些復雜的計算，計算機比人的計算準確度更高，同時也提高了鋼建筑穩(wěn)定性計算的效率，可以將其作為鋼建筑穩(wěn)定性設計的輔助工具。

結語

在工程建筑的過程中，為了保證建筑的穩(wěn)定性，必須根據(jù)工程建筑的實際情況進行選擇，因為鋼結構具有的眾多優(yōu)點，因此在工程建筑的過程中，應該盡可能的發(fā)揮鋼結構的積極作用，重視鋼建筑的穩(wěn)定性設計，同時在建筑的過程中應及時規(guī)避缺點，保證工程建筑的質(zhì)量，只有這樣才能保證我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]宋統(tǒng)戰(zhàn).堅定信心轉(zhuǎn)型升級降本增利面對"十二五"向世界鋼管強國邁進--中國鋼結構協(xié)會鋼管分會理事長嚴澤生在鋼管分會五屆五次理事（擴大）會議上的講話（節(jié)選）[J].鋼管，2013（11）.

[2]夏道偉,陳淑鵬.鋼結構建筑成為綠色建筑的發(fā)展方向[J].新建設（現(xiàn)代物業(yè)上旬刊），2013（11）.

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