建筑钢结构的稳定性设计刘启

建筑钢结构的稳定性设计刘启

刘启

中冶华天工程技术有限公司内蒙古包头市014010

摘要：当今社会，随着经济的不断发展，城市化的也快速推进，从而带动了我国工业化的进步，尤其是在建筑行业，开始兴建高层建筑与大型建筑，而且在建筑工程中普遍采用具有优势的钢结构，相较于混凝土而言，钢结构具有以下优势，其自重较轻、抗震性能好、施工周期短、施工相对方便等。为了使建筑工程的稳定性得到保证，需要在设计之前了解结构设计的基本原则，这样一来，对完成之后的设计也起到了重要作用。本文就建筑钢结构的稳定性设计进行简单的阐述。

关键词：建筑钢结构；稳定性；设计

在实际的设计过程中，想要保证钢结构的稳定性，在设计阶段，必须要按照相关的设计原则开展工作，只有将存在的问题全面的了解，并能够针对存在问题找出相关的解决方法，那么才能够设计出一个完整的钢结构体系。

1钢结构设计失稳的原因

1.1结构设计缺乏深度

由于现阶段我国大多数设计单位设计能力不足，设计水平远远不足，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迎接毕业生，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，显而易见的我们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的。

1.2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。但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时建筑的整体剪力计算带来极大的影响。

1.3强柱弱梁的设计

通过长期的研究，人们发现合理而安全的钢结构设计，需要满足在面临无论是强震亦或是建筑构件承受水平荷载较大的情况下时，建筑钢结构中的塑性铰通常情况下是出现在梁上而非出现在建筑钢结构柱子上，这样的塑性铰可以有效保证钢结构的整体性不至于瞬间被破坏，使得整个建筑的结构具有较强的整体抗压性，并且更加较为容易的使建筑恢复到初始的形态，对建筑整体有一个较好的保护性，但是先进设计往往对这一点进行了普遍性的忽略，使得建筑钢结构在后期使用上长期失稳，尤其在抵抗外力作用下时这一点更为明显，因而，在后期的建筑钢结构设计中应该对强柱弱梁的设计加以注意。

1.4钢材自身设计选择的缺陷

从整体而言，影响钢材使用的两大主演原因有两方面，一方面由于钢材在制造过程中由于涉及碳、锰、硅等有益于钢材质量的元素又包含硫、磷、氧、氮等多种有害元素，这些有益元素以及有害元素的共同作用使得刚才在化学成分构成上就存在这一定的差异性以及不足，另一方面，由于钢材自身的耐热能力以及耐腐蚀能力就相对较弱，在建筑钢结构的长期使用过程中，由于反复使用，稳定性反复发生变化使得建筑钢结构产生裂纹，建筑钢结构的稳定性最终受到极大的破坏。

2钢结构稳定性增加的相关设计方法

2.1增强对总体稳定性分析

为了更好地适应现阶段我国的建设需求，大力加强建筑钢结构的稳定分析，这就要求我们在实际设计过程中，不要局限于单一的结构设计思路上来，要将建筑钢结构设计与施工进行充分有效结合。由于每个建筑设计要求的不同，其在结构设计过程中也存在着很多的不同，但总体而言，为了增强建筑的整体稳定性，在设计中应该尽量选择技术较为成熟的对称性结构设计。除此之外，在设计过程中，为了保证建筑的稳定性，要对建筑包括抗震系数、水平荷载系数等在内的多种设计指标进行综合考虑，反复校验，在进行多项比较后，确定合格适用的建筑钢结构设计方案。

2.2加强静力分析以及动力分析

对建筑刚结构的稳定分析可以分为静力分析以及动力分析这两大方面，因而，在对建筑钢结构的实际设计过程中，应该充分考虑到工程的实际状况，通过对静力分析以及动力分析的综合考虑，全面有效的对钢结构的稳定性进行有效地保障。静力分析是静力平衡法的简称，通过将受到微小形变后的钢结构受力进行分析，而后建立平衡微分方程，通过综合计算得出最终的临界载荷。而动力分析法的设计原理在于当建筑钢结构体系维持在平衡转台下，一旦谁对建筑施加微笑的干扰以后，建筑钢结构体系就会立即出现震动，在这种震动状况下，建筑钢结构的变形以及振动的相关加速度均会与建筑刚结构的荷载有着密切的关系，一旦当结构受到的荷载低于结构稳定的极限荷载值时，由于加速度与变形的方向相反，因而，最终当干扰消失后，建筑钢结构由运动变为静止后，建筑钢结构再次恢复静止，通过利用这种原理进行计算与设计后，随即可以得出临界载荷。

2.3增加节点连接设计中的稳定性分析

在过去的建筑钢结构计算中，由于设计人员为了对设计流程进行简化，通常会将建筑钢结构中的相关柱梁连接简化为刚性连接或者理想的铰接。但是，一方面，一旦将这些梁柱连接简化为刚性连接，则由于其夹角不会发生形变这一显著的缺点；另外一方面，如果将结构的梁柱视为理想化的铰接那么在后期计算中这些梁柱则不会对建筑钢结构的弯矩进行传递。因而，综上分析，如果将这些梁柱简化为完全刚接则会使得建筑设计框架的侧移量估计值减少，梁柱连接的刚度估计值过高；但如果将这些梁柱简化成为理想铰接，则会导致后续建筑钢结构计算时框架侧移量过多，梁柱的连接刚度的相关估测值过高，使得建筑钢结构柱体的稳定承载力理论值过大，导致最终建设的建筑物由于并没有如此巨大的稳定性，因而在设计过程中应当适当加强对建筑钢结构节点连接设计中的稳定性分析。

2.4借鉴多种成熟设计经验

目前，由于技术的发展，现阶段的计算机技术也已成为一门较为成熟的技术，因而，在现阶段的建筑钢结构设计中的建筑钢结构以及建筑平面内的强度还有其建筑整体的稳定性计算，均式可以通过计算机技术的方法来进行有效的设计与计算分析。通过计算机的方法不仅在一方面大大缩短了设计者的设计周期，提高了工程的设计效率，另一方面，通过计算机对建筑钢结构进行模拟计算，也大大减少了由于人为计算而产生的计算方面的失误，从根本上提高了设计的准确度，进一步确保了建筑钢结构的整体设计的合理与准确性。

3小结

近年来随着世界经济的快速发展，我国的经济水平也随之快速提升。随着经济的发展我国各行各业随之不断的建设，尤其是我国的建筑行业也在不断前进，而建筑钢结构由于其优越性使得其在建筑行业中被大量的应用，建筑钢结构的稳定性对建筑钢结构的应用起着至关重要的作用。

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