建筑鋼結構設計中穩定性的設計方法探討

朱燁

摘要：在進行建筑工程施工的過程中，切實保障鋼結構設計的穩定性能夠為整體建筑工程的質量提供充分保障，促使建筑安全性以及穩定性得以提升。現階段，我國相關企業在進行建筑鋼結構設計的過程中經常會出現各種各樣的問題，影響到工程的整體質量。文本就建筑鋼結構設計中穩定性的設計方法做出探究，以供參考。

關鍵詞：建筑工程;鋼結構;穩定性;設計方法

前言：現階段， 隨著我國社會經濟的快速發展，建筑行業規模得以不斷提升，并且在施工技術層面也在不斷地更新。鋼結構作為當下建筑工程施工中最為主要的結構方式，其有著穩定性以及經濟性的特征，同時能夠有效提升建筑工程質量，提升建筑工程的穩定性與安全性。當下，建筑行業對鋼結構設計的穩定性予以了高度重視，在進行實際設計的過程中，相關工作人員應當采用各種有效手段提升鋼結構設計中的穩定性，進而為建筑工程整體施工質量與安全性提供保障。

一、鋼結構的概念

鋼結構，顧名思義，是以鋼材為結構施工的主要原材料，采用鋼梁、鋼板、鋼柱等不同的鋼構件，通過焊接、鉚接等連接方式進行拼接組裝的一種建筑結構類型。與普通混凝土等建筑材料不同，鋼材具有重量輕、韌性強、能承受較大作用力的特點，因此鋼結構設計在大中型建筑設計中經常采用。

二、當下建筑鋼結構設計存在的問題

（一）設計方案不合理

建筑行業的發展促使建筑規模以及空間跨度不斷提升，傳統建筑材料已經開始逐漸被鋼筋混凝土以及H型鋼屋梁替代[1]。不同的建筑工程有不同的需求，鋼結構也會相應地發生變化，同時鋼材的使用量也在不斷地提升。在進行設計的過程中，很多設計單位并沒有充分考量資金供給以及經濟效益等方面問題，方案中提出的鋼結構方案不管是在材料還是形式上都與建筑工程的實際設計需求存在偏差，難以保障設計方案的合理性，進而對建筑工程的整體質量產生了直接的影響。

（二）未考量施工難度

建筑行業的發展推動者建筑模式的不斷創新與發展，這對相關設計人員工作的開展也提出了更高的要求[2]。現階段多樣化的建筑模式促使鋼結構構件的形式也變得多種多樣，形成了十分多樣化的構件橫截面，施工難度較大。很多設計人員在進行設計的過程中并沒有充分考量，忽略了施工難度因素，對后期施工的正常開展產生了極大的影響。

三、鋼結構設計中穩定性設計要點

（一）保障各層面的穩定性

在進行鋼結構設計的過程中往往會產生大量復雜數據，例如設計人員需要參照工程所處區域的最大風荷載進行水平荷載系數確定[3]。同時，還需要以結構阻尼比、抗震強度以及水平荷載系數為指標，對設計方案進行優化。待方案設計完畢之后，有關人員還需要借助計算機建立建筑鋼結構模型，測量鋼結構各個層面的穩定性。

（二）重視強柱弱梁的設計

若建筑鋼結構設計較為合理，那么水平荷載較大或者是發生強烈震動的情況下，梁上就會出現塑性鉸，而柱上并不存在[4]。因此在進行建筑鋼結構設計的過程中，可以采用強柱弱梁的方式提升建筑鋼結構抗壓性，最大程度保障在出現較大作用力的情況下鋼結構遭受破壞，促使建筑鋼結構能夠快速恢復到變形前的形態。在此過程中，相關工作人員應當嚴格計算結構的彈塑性，保障塑性鉸出現在梁上，進而負荷建筑鋼結構的設計要求。

四、提升建筑鋼結構設計中穩定性設計方法

（一）提升建筑鋼結構形式和布置的合理性

通常情況下，在進行建筑鋼結構設計的過程中會采用框架、索膜、塔桅、平面架、網架以及輕鋼等。不同的建筑鋼結構形式都有著自身明確的特征，相關設計人員應當嚴格參照建筑工程的實際需求選擇適當的建筑鋼結構形式[5]。

例如：在進行建筑輕工業廠房鋼結構設計的過程中，需要建筑鋼結構具備一定的移動荷載以及懸掛荷載，針對于此，設計人員要摒棄以往門式鋼架類型，采用網架的形式進行設計，進而提升建筑鋼結構形式的阿赫利星。此外，若建筑工程有著較大的屋面覆蓋跨度，可以適當地采取以構件為主的索膜結構以及懸索。

（二）做好鋼結構受力分析

作為衡量建筑鋼結構穩定性的一個重要指標，在進行設計的過程中，應當對受力問題進行充分的考量。多數建筑工程都會采用T型以及L型建筑鋼結構保障其自身穩定性，并同時對整個建筑工程的重量進行分散，最終實現支撐的平衡性。在此過程中，相關設計人員還應當切實做好建筑鋼結構的靜力與動力分析。

所謂的靜力分析就是指在設計的過程中，針對具體的設計環節施加外力促使其發生輕微的形變，并采用受力計算方式形成一個平衡微分方程，計算出其水平方向的受力臨界值。

而所謂的動力分析則是指針對具體的建筑鋼結構環節施加外力，促使其發生垂直方向的震動，觀察其振動速度以及變形情況，計算出垂直方向受力的臨界值。通過動力分析，可以結合實際情況改進與優化建筑鋼結構設計方案，提升建筑鋼結構設計的穩定性。由于不同的鋼結構部位的受力情況以及定性要求區別。

在進行建筑鋼結構設計的過程中，設計人員不僅需要充分發揮建筑鋼結構縱向支撐作用，同時還應當最大程度避免其出現水平方向上的扭轉。設計人員需要充分考量各種受力特征，最大程度避免由于考慮不周的情況而導致建筑鋼結構穩定性不足的情況發生。

（三）做好建筑鋼結構變形分析

在進行建筑鋼結構設計的過程中，設計人員需要重視各種符合類型所產生的影響。由于鋼結構有偶然荷載、可變荷載以及永久荷載等，不同荷載會有不同的標準值進行考量，而在不同因素的影響下，荷載會導致建筑鋼結構出現一定的變形情況發生。

因此，在進行實際設計的過程中，相關設計人員應當首先保障建筑鋼結構的合理性與實用性，確保能夠在荷載規定的范圍內進行建筑鋼結構設計，在提升鋼結構穩定性的基礎上保障鋼結構的美觀性。

（四）重視施工難度

建筑鋼結構在進行實際施工的過程中往往會受到多個方面的影響。因此，在進行建筑鋼結構制作之前，應當對構件的制作場地、尺寸等因素進行綜合分析，在施工時則應當考慮怎樣具體實施。同時對于鋼結構的焊接也有著較高的要求，相關工作人員應當具備良好的焊機技術以及設備操控能力。其次，在建筑鋼結構穩定性在某種程度上受建筑場地的影響，設計人員應當客觀分析場地風洞測試、跨度分析甚至面積等多方面因素，預估整體施工難度，設計出更加合理且可行的建筑鋼結構方案。

（五）復合材料的使用

對于建筑鋼結構而言，由于其材料的耐熱能力以及抗腐蝕能力不足，因此在開展實際施工的過程中經常因為受到材料腐蝕而影響結構整體穩定性。在進行鋼結構加工制作過程中，原材料以及配合比都會對鋼材的強度與硬度產生影響。因此，相關設計人員在進行設計的過程中，可以適當使用一些復合材料促使鋼結構表面抗腐蝕性以及耐熱能力得以充分提升。例如：纖維增強復合材料就能夠有效加固鋼結構，并未后續的修復以及二次加固提供極大的便利。

結束語：總而言之，作為整個建筑安全、穩定的支撐，鋼結構在當下我國建筑行業的應用十分普遍，鋼結構的應用不僅能夠切實提升施工效率，同時還能夠最大程度降低施工成本，延長建筑工程使用壽命，提升建筑工程穩定性、環保效益以及抗震能力，進而為民眾提供一個更加舒適的居住環境。設計人員應當充分意識到，鋼結構的穩定性能夠對整個建筑工程的安全性以及穩定性產生直接影響，在進行設計的過程中應當嚴格參照建筑實際情況確定鋼結構形式，保障鋼結構設計的科學性以及可靠性。

參考文獻：

[1]李峰，高碩，王陽. 建筑鋼結構設計中穩定性的設計策略[J]. 中國建筑金屬結構，2021，（09）：66-67.

[2]李亮. 建筑鋼結構設計中穩定性措施[J]. 建筑技術開發，2021，48（13）：14-15.

[3]楊帆. 建筑鋼結構設計中穩定性的設計方法研究[J]. 房地產世界，2020，（22）：32-34.

[4]王曉亮，張俊生. 建筑鋼結構設計中穩定性的設計方法探討[J]. 綠色環保建材，2020，（03）：78-79.

[5]楊文南. 淺析建筑鋼結構設計中穩定性設計措施[J]. 民營科技，2018，（04）：93.