建筑钢结构稳定性设计研究王建华

王建华

华诚博远工程技术集团有限公司北京100012

摘要：在世界经济的快速发展的背景下，我国的经济水平也在以惊人的速度不断的提升，随之我国的各个行业也有了突飞猛进的发展和创新，其中建筑行业的进步与发展尤为明显。在建筑行业中，建筑钢结构凭借其优越性而被广泛使用，但是近年来安全事故多发的原因却是因为建筑钢结构稳定性不强的问题。建筑钢结构的稳定性设计影响建筑钢结构的应用，因此本文在介绍钢结构技术发展的基础之上分析了建筑项目中钢结构存在的缺陷和对建筑钢结构的稳定性设计进行了研究。

关键词：建筑工程；钢结构；稳定性设计

1钢结构技术发展

自建国以来，我国钢铁产量一直处于持续增长中，尤其是改革开放后，我国的钢产量都会以每年300万吨以上的增速不断发展，这样迅速的钢产量增长，使得我国成为世界上产钢大国之一，我国钢结构建筑也随之不断发展。但是由于我国钢结构建筑起步较晚，对其了解并不充分，这就使得我国钢结构建筑的发展较为滞缓。根据不完全统计，我国现阶段大部分特色钢结构建筑均为外国设计师的作品，国内的独立设计较少。但同时，为了提高我国钢结构建筑物的建设量，我国在部分钢结构建筑建设时急于求成，在对钢结构知识并没有充分了解的情况下就进行建筑设计与建造，使得我国建筑并没有得到进步，反而发生了退后。在这些过速发展的建筑中由于钢结构设计不成熟，使得建筑钢结构失稳，导致最终建筑寿命的缩短，建筑业发展不前。因而，为了更好地发展我国建筑行业，关于建筑钢结构失稳以及如何通过设计使建筑稳定提高，已经变成我国现阶段建筑研究的一个重要方向，其解决也变得迫在眉睫。

2建筑钢结构

2.1钢结构的材料优势

钢结构主要具备着以下三种优势：①跨度或者荷载较大的构件和结构广泛地使用钢材是因为它的较高的强度。它们能够有着更强的适应性，往往是采用了拥有良好的塑性和韧性的钢材，它们往往不会因为超载而断裂。钢结构还拥有着良好的抗震性，这是吸能能力和延性的决定；②钢材的内部组织呈现出来的几乎是各向同性。钢材几乎是具备着完全弹性，当它们处在一定的应力幅度。当工程力学计算结果展示出来的时候，我们不难发现钢结构的实际受力情况和这个结果几乎是相一致的。那么设计施工的准确度就有了保证，除了弹性之外，还主要是材质在冶炼过程中的变化和波动的范围是很小的；③钢结构所使用的材料是比较单数的，因此在制造的过程中就不会很复杂。事实上，混凝土的强度和密度的比值是远远小于钢材的比值的。想要在同样的跨度内实现相同的荷载，混凝土屋架的三分之一到四分之一之间重量就是钢材替代混凝土所使用的重量，那么在吊装和运输的过程中就不会有较大的压力。

2.2钢结构在建筑上的应用优势

钢结构拥有着砖混结构和混凝土结构在建筑上的应用优势，这主要和上文所描述的它独特的特征决定的。钢结构有着较轻的自重，良好的延性使得建筑物拥有着良好的抗震性，这是因为地震力效应在建筑质量较小的情况下会变得相应小一些，地震效应还会因为延性的良好性一定程度上受到缓冲。除此之外，在传统的建造中想要建造较大开间就需要较为大跨度和复杂的结构，而如今有了轻质高强的钢结构，在创造开放式住宅的时候就更为方便了。

在地域应用方面，钢结构建筑表现出来了其他结构无法比拟的优势。在西部地区，那里的冬天时间较长，因此在建筑施工的时候就特别困难，想要加快施工速度和提高施工质量就可以使用钢结构。除此之外，它还能够杜绝了因为低温带来的不必要的麻烦。在北方地区，冬季室内采暖所需要的时间较长，因此外墙的保温性能就必须要达到良好水平。钢结构就能很好地满足用户这一方面的居住需求。

3钢结构设计失稳的原因

3.1结构设计缺乏深度

我国建筑设计相关法令中虽然对建筑设计人员进行了严格的界定：建筑设计人员必须具有专业资格及相关经验。但由于现阶段我国大多数设计单位设计能力不足，设计水平有限，同时，由于大部分单位的建筑钢结构设计人员都是刚刚毕业的应届毕业生，这些设计人员在设计过程中由于缺乏相关的实际工程建设经验，同时单纯的死学书本中的知识，并没有对相关理论知识有一个很好的掌握，书本无法与实际相结合，导致最终的建筑钢结构设计深度不足。也往往不会深入考虑建筑钢结构与设计稳定性以及安全性相关问题，这些种种的原因导致显然他们的设计水平无法达到建筑设计应有的标准。同时，我们显而易见可以发现，这些设计单位虽然即使可以设计出建筑钢结构，但是其设计水平是远远达不到相应的设计标准。

3.2设计剪力调整不均匀

目前，我国建筑行业的发展速度是非常快速的，同时建筑的设计也变得越来越复杂化，新型的不对称建筑被大量建设。由于这股不对称建筑建设风潮的来到，导致现在建筑中倾斜现象常常发生，这种不对称建筑与正统的垂直建筑相比而言，其倾斜现象更为突出，过度的倾角也对建筑钢结构构件的剪力有更加严格的要求。国内的建筑师在对建筑进行钢结构设计时，为了对设计进行简化处理，常常将垂直的结构构件简化为柱子，将倾斜的斜柱视为斜杆，这样的简化从建筑物的整体角度而言，对建筑整体的稳固性影响并不是十分巨大，但是在调整框架柱的剪力过程中，就会产生严重的建筑设计影响，这是由于斜柱在这个过程中不仅要作为水平方向的支撑，同时其在竖直方向上也仍需要相应的支撑荷载，这一部分的荷载忽略则会使建筑的整体剪力计算带来极大的影响。因而，设计人员在设计过程中应该时时根据建筑的建设需要以及设计要求，对建筑物钢结构件剪力进行不断调整计算，使建筑钢结构的稳定性被更好地发挥出来。

4建筑钢结构的稳定性设计

4.1钢结构的稳定性概念

与钢结构的强度概念不同，钢结构的稳定是围绕着“变形”问题而展开的。不稳定的状态出现在了构件所受外部荷载和结构内部抵抗力之间。如何找出不稳定的平衡状态至关重要，这主要是因为一旦找出了平衡状态就能够避免不断增长的变形而导致最终失稳破坏。在设计过程中，对强度和稳定之间的关系进行清楚地辨别，同时对引起破坏发生的根本原因进行剖析也是及其重要的。

4.2钢结构稳定性设计要点

（1）钢结构布置必须从体系和各组成部分的稳定性要求整体考虑。按照平面体系设计钢结构，保证平面外失稳不会出现在平面结构上，平面稳定计算应当和结构布置相统一。

（2）实用计算方法所依据的简图和结构计算简图保持一致。通常我们会省略对框架结构设计框架稳定的分析，只是去计算它，计算的常用方法和稳定参数都是假设得到的，因此只有在多有的条件都符合的时候才能够应用。

结束语

目前，近年来随着我国的经济不断飞速发展，我国的各行各业，尤其是建筑行业也随之得到了迅猛的提升。随着建筑行业的不断发展，建筑在使用适当安全性以及舒适性也受到了建筑相关设计人员的重点关注。同时，发展钢结构建筑对提高城市建设水平也有着很大的助力作用。建筑钢结构设计过程中，应该对建筑钢结构进行多方面综合设计，而不是仅仅加强施工过程中的施工水平。因而，在未来的设计中应该从多方面加强分析与注意，保障建筑钢结构的安全性与稳定性，使得我国的建筑事业不断稳定持续发展。

参考文献：

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