探索建筑工程鋼結構的穩定性設計策略

安喜紅

（武漢都市環保工程技術股份有限公司，武漢430071）

1 引言

隨著我國經濟建設的飛速發展，人們生活水平不斷提升，對建筑工程的要求也越來越嚴格。針對建筑工程主要特征與鋼結構穩定性的優化策略，結合工程施工現場實際情況，通過科學、合理的測驗與計算，設計出能夠適應我國建筑工程需求的鋼結構穩定性方案，為我國建筑行業的提高與健康發展奠定堅實的基礎。

2 建筑工程項目的鋼結構穩定性設計要點

2.1 長細比的選取

長細比越大，結構穩定性越差，鋼結構設計規范根據構件受力情況規定有限制，這里特別要強調的是計算長細比所用到的構件計算長度，不可單純地理解為構件長度，計算長度與構件端部的連接方式有關，如固接、鉸接、鏈接、自由等。

2.2 阻尼比的選擇

阻尼比是結構的動力特性之一，阻尼比越大，則結構穩定性越好，正確地選取阻尼比是結構穩定與否的關鍵。鋼結構阻尼比標準如下：多遇地震下的計算，高度不大于50m時取0.04；高度大于50m且小于200m時，可取0.03；高度不小于200m時，宜取0.02。當偏心支撐框架部分承擔的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%時，其阻尼比取值可在上述情況下相應增加0.005。在罕遇地震下的彈塑性分析，阻尼比可取0.05。

2.3 電算結果的人工調整

隨著計算機的迅猛發展電算越來越多地用于結構設計中，電算可免去大量人工計算，加快出圖速度，但電算因各種軟件設計條件限制、設計人員熟悉程度等因素，往往設計中出現諸多問題，需設計人員引起高度重視，并學會判斷電算結果。設計可從以下幾個主要方面進行相關設計驗算與調整：

2.3.1 強剪弱彎

“彎曲破壞”是延性破壞，是可預見的，如開裂或下撓等，而“剪切破壞”是一種脆性的破壞，沒有預兆的，瞬時發生，無法做出防范措施，所以我們要避免發生剪切破壞，在設計中適當增加抗剪強度是維護結構穩定的必要條件。同時，通過合理科學的剪力調整可以加強鋼結構的穩固性與安全性，將鋼結構建筑部件在承受水平力的受力點更加理想化、合理化。

2.3.2 強柱弱梁

鋼結構設計主題思想是柱子不應先于梁破壞，因為梁破壞屬于構件破壞，是局部性的，柱子破壞將危及整個結構的安全，可能造成整體倒塌，后果嚴重。所以我們要保證柱子更“相對”安全，故要進行“強柱弱梁”的結構調整。

強柱弱梁側重于加強建筑設計中柱與梁之間的和諧性與整體性。在建筑工程設計中運用強柱弱梁設計可以有效緩解鋼結構整體的變形與損害，對鋼結構整體完整與穩定起到相對的保障效果。通過實施強柱弱梁設計，即便鋼結構整體由于外力作用產生變形后，也能夠在較短時間內迅速恢復原形，使鋼結構整體能夠在建筑工程中更好地發揮其效果。

2.3.3 強節點弱構件

結構設計首先必須考慮節點的承載力，因節點失效意味著與之相連的梁與柱都失效，結構也坍塌失效，首先需從梁端設計內力出發，按照“強節點弱構件”設計原則進行內力調整；其次需采取必要的技術措施，如采用削弱梁端，保證結構發生破壞前框架梁能出現明顯的塑性變形，達到消耗地震能量的作用；采用梁翼緣對應的柱位置設置加勁肋，避免集中應力過大；采用節點加焊蓋板或在梁下翼緣加掖，使節點抗彎承載力大于梁全截面承載力；翼緣焊縫的沖擊韌性需滿足規范要求。

3 建筑工程項目鋼結構穩定性設計的注意事項

3.1 鋼材本身質量對鋼結構穩定性的影響

首先決定鋼結構穩定性的重要因素是鋼材本身的質量，鋼材本身質量的密度與組織結構都對鋼結構穩定造成較大影響。由于目前我國鋼材市場相對混亂，缺乏相關的規劃標準與市場管理，其中不乏大量低劣鋼材流入市場，對鋼材市場與建筑工程造成了較大的沖擊與影響。在對施工鋼材進行選購中，缺乏相應的質量把控觀念，使質量不符合標準的鋼材投入施工現場，更對建筑工程中鋼結構穩定性造成了相對威脅，進而大大影響了建筑工程中鋼結構穩定設計的初衷。

3.2 鋼結構整體性能的發揮

鋼結構在建筑工程中作為一個有機整體，首先應該加強鋼結構穩定整體觀念，不能單一片面地認為鋼結構部分出現問題，而將鋼結構的穩定性整體拋開。即使在鋼結構內部較為細小的部位出現質量或不穩定問題，相關技術施工人員都應該加以重視，必須將小問題當成大問題去對待。因為細小環節的問題極易造成鋼結構整體穩定性的重大問題，容易對日后建筑工程的質量與安全埋下隱患伏筆[1]。因此，發現問題應該及時上報處理，杜絕“得過且過、麻痹大意”等消極工作態度。

3.3 加強鋼結構焊接作業

鋼結構穩定性是鋼結構整體穩定性的重要基礎保障，對建筑工程質量的穩定與安全起著至關重要的決定性作用。在進行工程施工中，相關技術人員應該定時對鋼結構穩定性進行檢查，提升相關施工工藝，尤其是焊接工藝。因此，在對鋼材進行施工作業中應該檢查焊點與焊接處是否存在漏焊與腐焊現象，進而從源頭上保證鋼結構整體的穩定性。

4 建筑工程項目鋼結構穩定性設計的方案

4.1 結合現場施工情況合理分析設計

由于我國建筑工程施工現場環境復雜多變，鋼結構在應用中出現諸多弊端。因此，首先應該根據工程施工現場的實際情況，通過對現場地質、環境與工程需求進行認真研究考量，準確掌握了解建筑工程的結構受力程度，根據建筑工程結構的最大受力程度，精確測算出相應的負載荷數值。另外，相關技術人員應該提前對建筑工程在施工過程中可能產生的變形與下沉問題進行預測與分析，然后根據相關數據進行整理與研究，進而采用一種適應該建筑物的鋼結構穩定性設計方案[2]。

4.2 動力穩定性與靜力穩定性方案

在我國建筑工程施工中，通常采取動力穩定性與靜力穩定性兩種鋼結構穩定性設計方案。首先動力穩定性方案主要是針對建筑工程內部鋼結構的承載能力，通過對其承載能力的測試與掌握，設置相應的載重荷數值，在受到外力的沖擊下，可以承受一定的承重壓力，進而保證了鋼結構整體的穩定性。其次靜力穩定性方案是指建筑物已經遭受到外部力量的嚴重沖擊，造成了鋼結構整體失衡，導致了鋼結構整體出現了變形與損壞。之后相關設計人員通過對受力點與壓力強度的分析，進行科學、合理的平衡計算與研究，并制定相應的補救措施，使建筑結構可以重新恢復到原始平衡結構狀態，進而提高了建筑工程鋼結構的整體穩定性[3]。

5 結論

現階段，我國的建筑行業發展已經達到一定水平，其施工技術與工程質量都得到顯著提升。基于建筑工程主體為整體鋼結構，通過對鋼結構穩定性特點的分析與探討，結合我國工程施工現場實際情況，對鋼結構穩定性采取相應的優化措施，在提高穩定性的同時又能起到加快工程進度的效果。運用科學、合理的優化策略與方案，更為有效地為日后建筑工程的整體質量提供保障基礎。