建筑鋼結構的穩定性設計

熊華章

云南省設計院集團 云南省昆明市 65000

摘要：隨著我國社會主義市場經濟的不斷發展與進步以及建筑行業的發展，給我國的建筑鋼結構的穩定性設計工作也提出了新的要求和挑戰。當前在建筑中鋼結構得到了普遍的運用，建筑鋼結構的承載能力同建筑結構的穩定性有著十分密切的關系，因此在進行建筑鋼結構的設計時，就需要設計人員具備一定的理論基礎，并且還要對穩定性的設計方式加以掌握。本文通過對建筑鋼結構的優勢進行分析，提出了幾點鋼結構穩定性設計的原則和設計的特點，對相關的設計人員具有一定的參考價值。

關鍵詞：建筑結構；穩定性；設計方案

近幾年來，我國的鋼結構在現代的建筑中逐漸的興起，并且得到了一定程度的利用，輕鋼結構、住宅鋼結構以及高層鋼結構等很多的鋼結構體系都是我國建筑業主要的發展趨勢。鋼結構之所以應用廣泛的主要原因就是其具有容易安裝和環境污染比較少、抗震性能好等優勢。我國在對建筑的鋼結構進行設計時，主要就是進行穩定性的設計，同時這也是整個鋼結構設計工作中一個首先需要關注的問題。但是在具體的應用過程中，鋼結構會出現不同程度的失穩問題，因此這就要求相關的設計人員要靈活地掌握穩定性的設計方式。

一、建筑鋼結構的優點

（一）強度高

鋼結構的材料具有很好的力學性能，此外，同傳統的建筑材料相比較，鋼結構材料具有很高的強度，還具有很好的塑性和韌性。如果鋼材的結構具有很好的韌性，那么其所能夠承受的動力荷載就具有很強的適應性。如果鋼材結構具有較好的塑性，那么即便是超負荷載，也不會造成突然間的斷裂。由于鋼材結構具有較強的延性，因此具有良好的抗震性能，正是由于上述的優勢，才使得鋼結構在近幾年的時間之內，得到了迅速的發展。

（二）制造簡便

鋼結構制造起來還比較簡便，方便安裝，施工的周期也比較短，材質十分的均勻，因此在進行加工和制作的過程中，更容易確保鋼結構的質量。鋼結構構件也具有較高的精確度，在施工現場，鋼結構的構件方便進行拼裝和加固，在安裝的過程中，會占用較小的場地，這就為建筑工程在時間以及空間等方面帶來了一定的效益。

（三）自重輕

高層鋼結構的自重同高層混凝土結構的自重相比較明顯較輕，僅為它們的二分之一，同時還輕于鋼筋混凝土的結構，因此當二者承受的荷載相同時，高層的鋼結構自重會明顯的輕于鋼筋混凝土結構的自重。由于鋼結構的自重比較輕，因此就會在很大的程度上將基礎的造價加以降低，方便距離比較遠的運輸。

（四）環境污染較少

鋼結構的環境污染比較少，因此有利于對周圍環境的保護，由于鋼結構主要是采用干式的施工方式，所以同混凝土所采用的濕式的施工方式相比較，更加的環保。此外，在運輸方面，同高層的混凝土結構相比較，鋼結構更加便于運輸，不會對日常的交通造成影響。在夜間施工時，鋼結構產生的噪音同混凝土的結構相比較也明顯較少。可持續發展的鋼結構構件也在建筑工程的施工中得到了大力的普及，這就在很大的程度上提高了鋼結構可以重復利用的效率，降低了對自然資源的開發和利用的程度，間接地保護了自然環境。在施工的過程中產生的污染也比較少，由此可見可持續發展的理念在鋼結構中具有很高的可行性。

二、鋼結構的穩定性設計

在進行建筑鋼結構的設計時，應該遵循基本的設計原則，從而確保鋼結構的安全性和可靠性、耐久性，此外還要使得設計的鋼結構具有較高的強度和穩定性，具備鋼結構應該具備的優勢。通過對鋼結構的穩定性進行設計，可以將鋼結構的優勢充分的發揮出來。

（一）設計的原則

1.在進行鋼結構的整體布置時，首先就需要符合鋼結構組成部分在穩定性方面的要求，當前我國很多的鋼結構都是采用平面體系來進行設計的，例如：框架的設計。所以如果想要這些平面的結構不出現失穩方面的問題，就需要對鋼結構的整體布置加以充分的考慮，設計出必要的支撐構件，防止失穩問題的出現。

2.在對框架結構的穩定進行計算時，結構計算簡圖同實用計算方式參照的簡圖必須要具備較高的一致性。當前在進行單層或者是多層框架結構的設計時，通常不進行框架穩定的分析，而是要對框架柱進行穩定計算。但是在實際的設計工作中，會設定出一些典型的條件，這些條件同實際并不相符，主要是由于框架具有多樣性。

3.設計結構的內部構造同構件的穩定計算一定要保持一致，當設計人員在進行構造細部的處理時，應該將鋼結構的剛度和柔度進行充分的考慮，但是如果在構造方面需要進行特殊的考慮時，就需要將構件的穩定性能考慮在內。

（二）設計的特點

1.鋼結構穩定性的分析

在對鋼結構的穩定性進行整體的分析時，要最大限度地確保鋼件的穩定，從結構的整體性出發，對構件的穩定性進行全面的分析。

2.失穩、整體剛度

現行的比較規范的穩定計算方式主要包括了兩種，一種是臨界壓力求解法，另外一種就是折減系數法。這兩種計算的方式對軸心壓桿的穩定計算法也是通用的。

3.彈性穩定計算的特性

在進行彈性穩定的計算時，設計人員不但要對結構的整體性加以考慮，還要考慮到其他方面的特點。在對傳遞彎矩以及傳遞不彎矩的節點連接問題進行要求時，也要考慮到柔度和剛度的問題。節點在設計時應該盡量地對桿件的偏心加以減少，在進行柔性構件的設計時，需要首先對二階分析進行考慮。這是由于柔性構件出現的大變形量會對建筑結構的內力產生較大的影響，在進行彈性穩定的計算時，也可以應用迭加原理。如果梁可以在水平的平面上進行轉動或者是允許梁端的截面可以自由的翹曲時，應該注意支座也需要對梁繞縱軸的扭轉加以阻止。如果達到了上述的需求，那么在進行穩定性的分析時，就會使得穩定性的設計符合邊界的條件。

結語：

綜上所述，我國的鋼結構體系正在處于不斷的發展之中，因此對穩定問題解決辦法和解決方式的研究也要有所提高。在進行建筑鋼結構穩定性的設計時，設計人員通過對鋼結構具備的優勢和特點進行分析，對設計過程中應該加以注意的問題進行了解，可以在很大的程度上對穩定性問題的處理有所幫助。只有設計人員對上述的方面都有了比較全面和明確的認識，才能夠設計出符合實際標準的鋼結構體系，并且深入地對同鋼結構相關的問題加以了解和分析，針對造成這些問題的原因來采取有效的措施加以解決。但是應該注意的是，進行解決的一個基礎和前提就是解決的措施必須要符合鋼結構設計的需要，在實踐的基礎之上逐漸地對鋼結構的穩定性理論加以完善。

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