鋼結構中梁的整體穩定和支撐

楊福志

浙江天工金屬結構有限公司 浙江 金華 321000

1 鋼結構的主要施工技術

1.1 建筑鋼構件現場吊裝

建筑鋼結構的施工設備要符合施工的具體要求，在鋼構件的吊裝過程中，一般鋼梁和鋼柱之間的重量應該在2～4t之間，最高不超過5t，但是由于受一些不穩定因素的影響，比如道路或者是施工環境，在進行鋼構件吊裝時需要使用25t的吊車，并且需要采用單點起吊的方式，但是如果是針對施工中次梁吊裝或者是拉條的工作，則需要使用8t的吊車。還需要說明的是，在使用25t吊車進行吊裝時，要注意連接好鋼柱和吊索，并且要把鋼管柱利用旋轉閥進行提升。在吊裝過程中，如果出現了扭曲或者是變形的情況，需要做到隨時調節鋼梁，在施工吊點中設置鋼絲，吊索和水平面之間的角度要控制在45～60度之間，最后施工人員需要保證鋼管柱處于水平或者垂直狀態。當然如果在吊裝時部件比較復雜，可以利用雙機進行臺吊，而且為了保證構件受力均勻，可以讓螺栓穿入到構件中來保證吊裝時施工的穩定性。在完成吊裝工作后，還要進行鋼管的質量檢測。

1.2 螺栓連接

在建筑鋼結構施工過程中，由于螺栓連接操作方便，并且不需要耗費較長的時間，所以在建筑鋼結構施工中被廣泛采用。螺栓連接在建筑鋼結構施工中可分為高強螺栓和普通螺栓。針對不同的施工要求，還要對螺栓摩擦面的實際抗滑指數進行檢測，以高強螺栓為例，不僅要確定其廠家的生產批號，還要保證螺栓在鋼結構的實施施工過程中的應用效果。一般高強螺栓在安裝時不能兼做安裝螺栓，應先使用安裝螺栓和沖釘。另外在建筑鋼結構施工安裝過程中還要保證鋼結構安裝的準確性，保證栓孔之間相互對稱，螺栓連接要緊實標準。

2 鋼結構梁失穩因素分析

鋼結構的穩定性是判斷建筑工程質量和安全是否達標的重要關鍵性指標。在實際施工過程中，由于鋼結構具有多種多樣性的特點，鋼結構的連接方式有多種不同方式，承載力也就有節點、梁柱和拱等不同的承載力，這也就使鋼結構的穩定性受很多不同因素的影響。具體來分析主要有以下幾點：①極值點失穩。當建筑鋼材制作的偏心受壓構件的極限點在達到某個極限值后，失去穩定性是比較常見的現象。所以說在建筑施工過程中會普遍存在偏心受壓現象，尤其是在設計非對稱或者是某些特殊形狀載荷的時候，如果設計和應用之間不能相匹配，也就容易產生不穩定情況的發生。②分支點失穩。分支點失穩主要是由于在分支點的結構設計上不夠科學合理，從而導致局部鋼結構失穩。除此之外，完善直桿的軸心時會出現平板受壓面屈曲的情況，也屬于分支點失穩。③躍越失穩。這種失穩主要是指鋼結構在施工過程中，一段時間處于平穩，一段時間處于失穩狀態，在失穩和平穩兩種狀態中跳躍，從而造成整體結構不穩定，這也會嚴重威脅建筑的質量和安全。所以在實際建筑施工過程中，如果出現有這種跳躍失穩情況發生時，就需要及時并調整鋼結構的特性，保證整體穩定后再進行繼續施工工作。④其他失穩情況。在鋼結構施工過程中，除了以上幾種失穩類型外，還有這樣一些特殊情況，比如當鋼結構發生了某些外力作用、變形、遭受腐蝕，或者是溫度條件的變化時，鋼結構整體的失穩情況也會發生。

3 提高鋼結構梁整體穩定承載能力的幾點措施

為了保證鋼結構梁不出現側向失穩事故的發生，盡量提高鋼梁結構整體穩定的承載能力。我們主要總結了以下幾點防止鋼梁失穩的措施：①強化鋼梁側向的支撐體系。通過鋼筋混凝土和鋼板密鋪在梁的受壓翼緣，并將它們牢固連接，這不僅可以阻止梁受壓翼緣發生側向位移，還可以不計算鋼梁的整體穩定性。還有一種情況也可以不計算鋼梁整體的穩定性，就是針對H型鋼或者是截面工字型簡支梁受壓翼緣自由長度與其寬度的比不超過某個限定值時。當然如果這些兩個標準都不能滿足的話，就可以在鋼梁規定的范圍內長度設置幾個側向支撐或者扭轉支撐，如果設計支撐的剛度和強度達到了一定標準，就可以大大減小鋼梁的計算長度，從而提高鋼梁側向失穩的載荷臨界值。②鋼梁兩端的支撐條件。鋼梁容易失穩還與鋼梁兩端的約束有關，約束越強穩定性越差。因此，當鋼梁支撐條件一樣時，用固支梁比簡支梁具有更好的穩定性。③ 科學合理設計截面類型和尺寸。造成鋼梁結構側傾失穩的一個重要因素就是橫截面的側向剛度比較小。所以科學合理設計橫截面的類型和尺寸，就可以提高橫截面的側向剛度，從而使鋼梁的整體穩定承載力得到增強。④鋼梁的生產工藝和品質。鋼梁的生產工藝和品質也是影響鋼梁穩定的重要因素，優質的工藝和品質自然能是鋼梁的材料彈性模量能達到設計值，而且優質材料可以避免很多后期容易出現失穩狀況。

4 支撐結構方案分析

箱形截面對于桁吊梁以下鋼柱的承載強度較好，與熱軋H型鋼相比，箱形截面由于可以保證兩個方向受力，且受力比較均衡，所以在同等受力情況下，箱形截面平面內截面尺寸較小，基礎短柱不會太大。另外，箱形截面由于沒有作為側向支撐力的墻面，所以為保證桁吊梁水平制動和鋼柱側向穩定，在桁吊南北運行方向，桁吊牛腿標高距離地面的中間位置，設置兩道橫梁。這樣不僅可以有效減小鋼柱的計算長，而且減小了鋼柱的截面，同時也減少了材料用量。為了保證鋼結構的穩定性，如果在豎井內立4根較長的的立柱，可以采用橫梁朝兩個方向進行拉結，這樣就可以形成比較穩固的框架結構體系。還可以在-16m標高的地方用橫梁把截面和南北兩側的坑壁進行拉結，橫梁的上方架起來鋼柱，用槽鋼進行多點連接。箱形截面在選用時，處理了要計算單品鋼架建模外，還要驗算水平和豎向載荷的單獨建模，使其都滿足支撐結構的設計要求。

結束語：綜上所述，隨著經濟的快速發展，步伐越來越快的城市化進程不僅帶動了我國建筑行業的繁榮發展，也規范了建筑行業的質量和安全。在建筑行業的規模和質量不斷提升的背景下，鋼結構梁的穩定和支撐問題就顯得尤為重要。建筑設計師在設計鋼結構梁的問題時，不僅要考慮鋼材料結構的施工技術，還要對鋼結構梁的穩定和支撐做出科學合理的設計方案。因為這不僅關系到建筑的質量和安全，更是涉及人民生命和財產，影響到整個社會的經濟效益，所以設計人員要從人民生命安全角度考慮，努力進行研究和探索，為我國建筑事業做出應有的貢獻。