鋼結構工程設計問題的解析

[摘要]自改革開放以來，我國社會經濟飛速發展，使我國真正步入了經濟發展的新時期，其中城市建設事業的發展尤為顯著，這也帶動了建筑行業的快速發展，同時也給建筑行業提供了很多的機會。鋼結構的優勢非常的明顯，施工的速度快、結構的性能比較強，在建筑工程中的應用使非常廣泛的。然而，在進行鋼結構設計的時候，如果存在設計的不足，就會直接影響建筑整體的結構，嚴重的情況下，還會產生不可挽回的安全事故。所以，鋼結構設計中的結構的穩定性和設計要點給予足夠的重視，使鋼結構的性能得到提高。

[關鍵詞]鋼結構；工程設計；問題

1、建筑鋼結構穩定設計的原則

1.1構件與細部構造穩定性計算方法要保持一致

在進行鋼結構設計的過程中，必須保持構造的設計同結構的計算相吻合，這樣才能確保構件的穩定性與設計結構的細部構造始終保持高度的一致。從節點連接的角度來說，彎矩的傳遞與不傳遞必須要有所區分，給予的剛度和柔度要分別進行，還要確保給予的程度必須是足夠的：對于桁架節點的設計來說，還需要使桿件偏心盡可能的減少，這些都是設計構件細部構造的范疇之內的。

1.2結構整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩定性

現如今，大部分的結構都是結合平面體系來進行設計的，不僅僅是桁架，也包括框架。為了使這些平面結構不會有平面失穩的情況出現，就必須通過結構的整體布置來完成，也就是進行必要的支撐構件的設計。

1.3結構計算簡圖和實用計算方法所依據的簡圖相一致

在這一點上，需要非常準確且穩定的框架結構的計算。就現在的情況來看，無論是單層框架還是多層框架結構，一般都不會分析框架的穩定性情況，幾乎都是以框架柱的穩定計算代之取而代之。通過該方法的計算，要想將框架柱穩定時用到的柱的長度系數準確的得出來，必須進行框架整體的穩定性分析，只有這樣才能確保柱穩定計算與框架的穩定計算相符合。針對單層或者是多層框架所得出的計算長度系數涉及到五條基本的假定，主要有框架中的每一根柱子都是同時喪失穩定性的，也就是所有柱子在同一時間達到自身荷載的臨界值。結合該假定，框架內每一個柱子的穩定參數桿件的穩定計算的常用方法，基本都是結合固定的簡化假設或者是典型情況取得的，設計者務必要進行所設計的結構是否與假設的情況相符合的確認。在實際的工程中，框架的計算簡圖不同于實用方法所依據的簡圖的情況還表現在依附在搖擺柱上的框架和橫梁承受較大壓力的框架上。這些情況如果進行系數計算不規范，就會出現安全的隱患，因此所運用的計算方法必須與前提假設和具體計算對象保持一致。

2、建筑鋼結構的設計要點

2.1鋼結構設計中的防火設計

鋼結構建筑的建筑材料基本都是以鋼材為主，鋼材本身就是不易燃燒的材料，但是鋼材又具有不耐高溫的特點，如果溫度達到了一定程度，鋼材就會有斷裂的可能，嚴重的情況下，整個建筑結構都會失去應有的穩定性，進而使整個鋼結構建筑的安全性受到威脅，因此火災是對鋼結構建筑威脅最大的一個因素，如果在鋼結構設計的過程中，沒有將火災的情況考慮在內，就會使防火安全受到威脅，必然產生較為嚴重的后果。鋼結構建筑一旦發生火災，就會造成不可挽回的經濟損失和人身傷亡，所以，鋼結構建筑的設計一定要將防火問題考慮在內。鋼結構建筑的防火性能要比鋼筋混凝土結構建筑的防火性能低很多，在鋼結構建筑設計中所選擇的防火措施主要有兩個類型：其中一個就是將防火板合理的在鋼結構建筑中進行設置，通過這樣的方法完成對火災的預防：另外一個就是將不同厚度的防火涂料涂抹在鋼結構的不同位置，同時透明的位置可以直接涂抹裝飾漆。

2.2鋼結構設計中的防腐設計

建筑材料中，鋼材受自然因素的影響是比較大的，如果在室外環境中暴露的時間比較長，就會受到銹蝕，不僅影響鋼材的外觀，也會嚴重影響到鋼材的質量。鋼材如果受到腐蝕，其有效厚度就會減小，進而產生應力的集中，而鋼結構應力又比較小，這里涉及的鋼結構應力比涉及到三個方面，分別是作用彎矩與考慮屈曲后強度抗彎承載力比值、平面內穩定應力比和平面外穩定應力比。當鋼結構應力比超過既定限度的時候，鋼結構就會失去應有的穩定性，建筑物倒塌的可能性就增大了。因此，在鋼結構建筑設計中必須高度重視鋼材的防腐問題。

3、建筑鋼結構設計中的注意事項

現如今，要想更加深入的進行網殼結構的穩定性的研究，主要的研究工具就是梁一柱單元理論。但是梁一柱單元是否能將網殼結構的受力狀態真實的反映出來，還沒有確切的認定，主要的問題就在于很難將軸力和彎矩的藕合效應全面的反映出來。

3.1首先要考慮的一個問題就是大跨度結構設計中整體穩定與局部穩定的關系問題，現如今大跨度建筑結構設計中所選取的穩定安全系數基本都是統一的，沒有將整體穩定與局部穩定的關聯性反映出來。

3.2鋼結構體系的穩定性研究中隨機因素比較多，受這些因素的影響，現在的建筑結構隨機影響分析所能處理的問題幾乎都局限在確定的結構參數和隨機荷載輸入的格局范圍之內，但是在實際的建筑工程施工中，由于存在不夠確定的結構參數，會產生比較明顯的結構響應的差異。因此，應該將重點工作放在對隨機參數的結構極值失穩情況、干擾型屈曲情況以及跳躍型失穩問題的分析與研究上。但是在進行這些因素的考慮之前，必須先弄明白這些隨機因素的出處源于哪里，通常可以將影響鋼結構穩定性的隨機因素劃分為三個類別：第一，物理、幾何的不確定性，主要表現在材料、截面積、初始變形等方面：第二就是統計的不確定性，在進行與穩定性有關的物理量和幾何量的統計時，幾乎都是結合有限的樣本來進行概率密度分布函數的選擇，所以帶來的經驗也是有限的，通常將這種不確定性叫做統計的不確定性。第三就是模型的不確定性，為了更好的分析結構，在計算中很難將涉及到的假設、數學模型、邊界條件以及目前技術水平的相關因素體現出來。

結論：

鋼結構設計是整體工程中極其重要的部分，由于其具有其他結構所無法比擬的優點，所以在當前建筑行業中得到廣泛的應用。而且隨著設計水平的不斷提升，高層建筑鋼結構所存在的問題也將逐漸解決，這就有效的推動建筑行業的調整發展，使國民經濟得以快速的增長。