建筑鋼結構設計中穩定性的設計方法分析

湯珺蘭

（江蘇偉豐建筑安裝集團有限公司，江蘇 無錫 214200）

1 建筑鋼結構缺陷

1.1 鋼材缺陷

經過多年的發展，鋼材種類逐漸增加，不同鋼材各具優劣勢，但總體而言，導致鋼材本身缺陷的原因包括原材料質量，冶煉、澆筑以及軋制等環節的控制力度。鋼材缺陷類型有如下幾種：

1）化學成分分析。鋼材在制造成型的過程中，其質量會受到多種因素的影響，而化學成分就屬于最為重要的一種。對鋼材有益的化學成分包括碳、錳和硅，但更多的化學成分屬于有害元素，由此可知，鋼材在化學成分上存在先天不足。2）鋼材與其他材料相比，不具備良好的耐腐蝕和耐熱能力，長期暴露在空氣中會導致裂紋問題的發生。

1.2 鋼結構缺陷

結合上文可知，鋼材本身存在缺陷，故在運用鋼材時，應采取有針對性的措施對缺陷進行控制。但控制缺陷，必然會導致制作成本的增加。缺陷控制措施有如下幾種：

1）隔熱板。對隔熱板進行使用，是增強鋼結構耐熱能力的有效措施。據了解得知，剛結構的耐熱極限為150℃，如果超過這一數值，鋼結構的穩定性就很難得到保障，隔熱板可以起到保護作用，避免高溫與鋼結構直接接觸，從而降低高溫對鋼結構穩定性的影響。2）鋼結構構件強度較小。雖然鋼結構本身的強度較高，但構件的強度卻與之相反，究其原因，主要是以鋼結構為主的構件，其存在形式多為薄壁形，故截面積較小，承載能力不強，如果長時間受力，其質量就會受到威脅，嚴重時，甚至會導致建筑物塌陷。

2 鋼結構穩定性設計方法

結合上文可知，鋼結構雖然強度較高，但穩定性卻難以得到保障，這種情況出現，使其應用受到了不利影響，為保障建筑物的安全，故建議施工單位采取有效的設計方法，對鋼結構穩定性進行優化，鋼結構穩定性設計方法如下所述：

2.1 計算設計法

1）綜合考量：在建筑鋼結構設計階段，設計人員應該以鋼結構不同部位對穩定性提出的要求為分析依據，與此同時，還要強調建筑整體的穩定性。在查閱資料后得知，我國鋼結穩定性設計，所選擇的切入點為平面體系范圍，框架結構就是如此。故設計人員在進行鋼結構平面穩定性計算過程中，需要對其造成的影響進行分析。究其原因，主要是平面穩定設計值與支撐構件受力強度息息相關［1］。

2）計算方法：在具體計算階段，設計人員需要將穩定設計簡圖作為依據，值得注意的是，計算所依據的設計簡圖，應該等同于實體結構穩定性計算的簡圖。考慮到鋼架結構穩定性水平較差，很難滿足建筑工程的要求，故在計算過程中，不能僅計算框架柱設計時的穩定數值，究其原因，主要是計算過程中使用的模型較為簡單，且屬于假設模型，為達成預期的效果，必須保證計算方法和計算結構穩定性水平應用相同的簡圖。設計人員在計算框架平面穩定性時，可以將下述公式作為依據。

2.2 受力設計

受力水平是衡量鋼結構穩定性的重要指標，故在設計階段，設計人員需要將重點放在鋼結構承載能力的增強方面。一般情況下，鋼結構的設計形式為T和L形，這種設計形式有助于增強鋼結構的穩定性，究其原因，主要是這兩種結構形式，能夠將建筑物的重量均勻分散，以避免作用力集中對鋼結構穩定性造成的破壞。鋼結構屬于建筑物的外圍結構，受力和支撐是其主要作用，故在設計應用階段，必須保持對稱性，否則就會造成嚴重的后果。比如：如果鋼結構布置不均勻，導致個別鋼結構所受作用力過大，鋼結構在無法承受負載后就會斷裂，從而引發質量和安全事故。

2.3 防腐設計

建筑鋼結構的防腐能力有限，如果直接暴露在空氣之中，會受到自然環境的侵蝕，其穩定性也會隨之下降。化學腐蝕和電化學腐蝕是主要的影響因素，針對這兩種腐蝕，研究人員已經研究出了抗腐蝕措施，主要是指抗腐蝕涂料，將這種涂料涂抹到鋼材上，可以避免鋼材與空氣和水產生直接的接觸。由于一部分鋼結構的應用環境鹽度較高，容易引發電化學腐蝕，建議設計人員將電化學反應原理作為依據，使鋼金屬內部結構發生變化，制成不銹鋼，即可有效抵御電化學腐蝕。

2.4 加強檢查和預測

在鋼結構穩定性設計階段，除了應用上述幾種設計方法之外，還要加強對建筑鋼結構的檢查，并依據檢查結果，對鋼結構所承受的壓力值進行預測。現階段，常用的預測方法為臨界壓力計算，實踐結果表明，在鋼結構檢查過程中應用這種方法，效果極為顯著。如果在檢查過程中，發現鋼結構所承受的壓力，高于臨界值，則表明建筑鋼結構穩定性與設計要求不符，需要通過受力設計方法，及時消除質量隱患。與此同時，還要分析鋼結構中的各個構件，改善各部位的受力情況，確保結構整體的受力均勻性［2］。

3 結語

綜上所述，鋼結構穩定性的強弱，與建筑物安全和使用壽命存在密切的關聯，為此，設計人員應在設計之前，應通過計算方法的使用，對不同構件間的受力關系進行明確，并采取防腐處理措施，在最大限度上保證鋼結構的穩定性。