淺議建筑鋼結構的穩定性設計

郭憲剛

摘 要：最近十幾年我國建筑業進展情況非常好，建筑鋼結構因為在建筑業中有著特別的優越性從而獲得了非常普遍的運用，然而這也會帶來各種問題，當中最顯著的一個問題是穩定性。這篇文章就是在這樣一個實際的背景下，對建筑鋼結構的穩定性設計進行了探究，目的是為研究鋼結構穩定性的辦法和手段，期望通過此來提升鋼結構施工的效率和穩定性，在節省成本的前提下確保它的施工質量和平穩性。

關鍵詞：建筑鋼結構；穩定性；設計

1 前言

當前，在對鋼結構的穩定性設計時不好掌控不穩定的要素對其穩定性的作用。有些建筑在鋼結構的穩定性設計和探究時，通常都采取以前的案列斷定相互的關聯，根本就沒通過實際的工程來制定一個合適的相互關聯。在對有關數據進行計算時，很難確定每個數據的正確性，當然也很難根據實際的工程來檢驗數據的正確性，這就給鋼結構的穩定性設計和探究造成了不穩定性的要素，使穩定性的設計沒有實質作用和有關的探究不具備時效性。對于不穩定性的因素，需要找到合適、科學的應對方法，才可以使設計的條件得到滿足，減少由于不穩定性因素而導致事故的產生率。

2 建筑鋼結構的穩定性設計原則

建筑鋼結構的穩定性設計原則包括下面三點內容：第一點是構成部分及整體框架這兩個層面穩定性的差異，第二點是剪力調整，第三點是強柱弱梁的設計。一般都能通過這三個方面的設計來保障鋼結構在施工及使用時不會產生不穩定的情況。

2.1 各個層面確保穩定性

鋼結構最明顯特性是其機能出色，然而這個特性使其出色的同時也決定了其前期的工程設計是很繁雜的，設計者不但要很專業的數據整理，而且要對鋼結構的各個工藝標準進行嚴厲的查驗，必須在每個方面達到標準后才可以把質量過關的鋼結構投產到施工和使用中。由于鋼結構有關的技術數據很多，其中包含結構的阻尼比、水平載荷系數、抗震強度等等，下面以水平載荷系數作為例子來分析，建筑必須處在十分良好的狀況下水平載荷系數才是零，然而在實際的環境中是很難達到的，風載荷都會在不同的水準上對水平方向上的建筑穩定性產生作用，由于這些現實情況，設計者需要依據本地的實質環境狀況來設計水平載荷系數，最后防止建筑由于穩定性的因素造成的破壞。

2.2 剪力調整問題

剪力調整問題也是鋼結構穩定性設計過程當中需要高度關注和重視的一個問題，這主要是因為隨著我們國家經濟水平和技術水平的持續提高，建筑樓層越來越高，建筑形式也越來越復雜，斜柱或者是不對稱結構等異形結構出現的頻率非常之高，這無疑對建筑穩定性設計提出了更高的要求。目前為止，我們國家在進行建筑設計時多采用簡化的方式來進行處理，如豎向構件簡化為柱子，斜構件簡化成斜桿等，通常情況下這樣一種簡化并不會產生太大的問題，但是在進行框架柱剪力調整時就會有非常嚴重的影響，這主要是由斜撐的特點和作用來決定的，斜撐主要還是用作水平方向的支撐，但仍然需要承受豎向上一定的載荷，這樣一部分載荷產生的剪力是不能夠忽略的，因此，剪力調整問題的良好處理將在相當大程度上提升鋼結構設計的穩定程度。

2.3 強柱弱梁的設計

強柱弱梁注重的是建筑設計中柱、梁的整體性問題，這是由于鋼結構在面臨很大的載荷時需要塑性鉸出現在梁上而不是柱子上，這樣才可以確保鋼結構整體在使用過程當中不會產生瞬間損壞，并且在經過一定的外力作用后還能夠在很短的時間內快速恢復原始形態。國家的標準對于這些方面有比較明了的規則和條件，強柱弱梁的設計必須對其彈塑性進行計算和分析，只有滿足以上要求時才能夠認為其合格可用。

3 鋼結構穩定性設計的影響因素

鋼結構穩定性設計原則的提出實際上就是基于鋼結構穩定性設計的具體特點，因此下文中進一步探究鋼結構穩定性設計的特點，具體包括三個方面：一是整體剛度與鋼結構失穩之間的關系，這兩者之間的關系十分密切，鋼結構剛度好壞直接由其整體構成來決定，正是因為這樣，鋼結構穩定性就成為了鋼結構的重要問題。二是鋼結構的整體穩定性問題，上文當中已經明確指出，無論是鋼結構整體還是鋼結構的組成部分，其性能都會對鋼結構整體穩定性產生較大影響，因此在實際建設過程當中，在對鋼結構穩定性問題進行處理時，就要把握整體觀念，并于此同時關注結構內部各個層面的狀況，如發現鋼結構內部出現細小形變，就要考慮到這非常有可能對鋼結構的整體內力分布帶來影響，最終影響整體的承載能力。三是鋼結構穩定具有相關性的問題，同樣是需要設計師予以一定關注的。

4 鋼結構穩定性的具體分析方法

在對鋼結構穩定性問題進行探究和解析的時候，都是在外荷載作用的條件下進行的，所以對形變以及對結構或構件不穩定的須同時進行，下面建議了兩個常見的有用措施：第一個是靜力法，所謂的靜力法，實質上是通過靜力平衡方法，與已產生了細微形變的鋼結構受力作用相結合來創建平衡微分方程，依據此獲取臨界載荷，進而對鋼結構的穩定性進行確認。第二個是動力法，動力法主要針對處于平衡狀態的結構體系，這種體系若施加微弱的干擾就會使它產生振動，并且在這種條件下結構形變或者是振動加速度都和結構荷載有密切關系，當荷載比極限荷載值低時，加速度方向與形變方向相反，而荷載去除運動變為靜止，則結構又恢復到平衡狀態。

5 結束語

社會經濟發展迅猛，我國建筑行業也長期處于良好的發展勢頭當中，而建筑行業飛速發展狀態下安全問題也不容小視，建筑設計師必須要在這樣一個方面做足功夫。建筑中鋼結構穩定性設計問題，絕非簡單的在施工階段付諸行動即可，而是需要從設計階段就開始做好各個方面的工作，是一項責任十分重大的任務，直接關系到人民群眾的生命和安全，以及整個建筑工程本身的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]陳波，周紅蓮.建筑鋼結構主體穩定性設計分析[J].中國新技術新產品，2013（12）：190-191.

[2]王多祥，靳同良.鋼結構設計中穩定性分析探討[J].甘肅冶金，2014（03）：142-144.

[3]張念華.關于鋼結構建筑設計的穩定性分析[J].中國新技術新產品，2014（03）：34.

[4]丁亮.建筑工程項目中鋼結構設計的穩定性探究[J].四川水泥，2015（04）：155.

[5]饒芝英.多高層鋼結構的分類及其穩定性設計[J].建筑結構，2002（05）：7-11.endprint