王興輝

【摘要】本文首先介紹了建筑項目中鋼結(jié)構(gòu)應用中所存在的一些缺陷，然后詳細的分析了建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設計，以期能夠更好的促進建筑鋼結(jié)構(gòu)的應用和發(fā)展。本文就此進行了深入的探索研究。

【關(guān)鍵詞】建筑鋼結(jié)構(gòu)； 穩(wěn)定性； 建筑

隨著社會的進步，工程建筑的結(jié)構(gòu)越來越復雜，建筑形式也來也多樣，就目前來看，鋼結(jié)構(gòu)建筑的應用已經(jīng)十分廣泛，鋼結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)存在很大差別，其穩(wěn)定性分析也面臨著更大的難度，一旦鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析出現(xiàn)偏差，將會為整個工程留下風險隱患，可見做好鋼結(jié)構(gòu)設計，做好鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析十分必要。

一、建筑項目中鋼結(jié)構(gòu)應用中所存在的一些缺陷

1、鋼結(jié)構(gòu)也是存很多的缺點，例如它耐高溫性差，耐腐蝕性差，高溫情況下，鋼更容易導熱，其強度、彈性等都會下降甚至溫度過高會快速變形，其他建筑材料來說差很多，而且鋼材易氧化，會在某種程度上影響鋼結(jié)構(gòu)的安全。另外我國目前鋼結(jié)構(gòu)設計理念并不能滿足市場快速發(fā)展的需要。

2、在通常情況下，房建工程具有的質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)設計不合理問題大部分都是施工的過程中被發(fā)現(xiàn)的。有一些建筑企業(yè)都會以企業(yè)以往的建設工程出現(xiàn)的鋼結(jié)構(gòu)設計問題再加上經(jīng)驗作為依據(jù)，讓房建行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員以及多年實踐經(jīng)驗的技術(shù)工人分析探討，找到一套辦法，這時候部分地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)盲目上馬，一哄而起，浪費大量資源。加之鋼材漲價，市場無序競爭，競相壓價造成加工和安裝企業(yè)虧損。

二、鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的類別與原因分析

1、鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的類別

常見的穩(wěn)定性問題有分支點失穩(wěn)、極值點失穩(wěn)、跨越式失穩(wěn)。分支點失穩(wěn)，指的是平衡分岔的穩(wěn)定問題。此類問題的主要表現(xiàn)為在完善直桿軸心和平板中面受壓時的屈曲；二是極值點失穩(wěn)，即無平衡分岔的穩(wěn)定問題。這一類問題主要表現(xiàn)為，是指結(jié)構(gòu)受到偏心壓力的時候，塑性在達到極限時所產(chǎn)生的變形形態(tài)；三是跳躍失穩(wěn)，它與上述兩種穩(wěn)定問題的類型不同，并無平衡分岔點和極值點，其主要是指在穩(wěn)定平衡喪失以后，會隨機跳躍到另一個穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

2、鋼結(jié)構(gòu)設計失穩(wěn)的原因

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題主要是指該結(jié)構(gòu)在受到外界的干擾的時候能否恢復到原來的狀態(tài)的一種性能。鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性容易受到很多種因素的影響，存在很大的隨機性。所以，影響鋼結(jié)構(gòu)設計失穩(wěn)的原因需要考慮全面，在考慮自身的原因的同時要考慮到外界因素，進而解決失穩(wěn)問題。

（1）鋼自身構(gòu)件的承載力。鋼結(jié)構(gòu)自身的承載能力對于其穩(wěn)定性設計有一定程度的影響，這些結(jié)構(gòu)包括材料的截面特征等。在設計建模時為了對結(jié)構(gòu)進行更加詳細的研究，在設計時期對于數(shù)學模型等提出的假設和現(xiàn)有的技術(shù)水平很難在前期的計算中得到十分準確的反應，造成出現(xiàn)計算值和實際的承載力相差極大的現(xiàn)象。

（2）大跨度設計中的問題。目前對于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設計中存在很大的問題就是在大跨度的設計中，對于如何反應軸力和彎矩的效應問題存在很大的缺陷。在通常情況下，大跨度設計時會提取一個安全系數(shù)。所以，在預張拉結(jié)構(gòu)體系不完善的情況下，鋼結(jié)構(gòu)整體和部分之間的穩(wěn)定性相互關(guān)系也是影響鋼結(jié)構(gòu)設計失穩(wěn)的重要原因。

（3）穩(wěn)定理論不完善。由于鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定理論并不完善，但是很多設計師在進行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設計的過程中，忽略了穩(wěn)定性因素，所以就帶來了一些無法確定的因素，影響鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這樣就會引起結(jié)構(gòu)上一些顯著差異的出現(xiàn)。

三、鋼結(jié)構(gòu)設計穩(wěn)定性現(xiàn)狀分析

1、鋼結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定之間的區(qū)別

鋼結(jié)構(gòu)的強度通常是指從結(jié)構(gòu)上或者某個構(gòu)件角度考慮，荷載引發(fā)的應力與建筑材料極限強度的關(guān)系，屬于應力范疇。鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題是找出外荷載和結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間的不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，也就是通常意義上的并行開始并快速增加時的狀態(tài)，進而可以研究如何避免該狀態(tài)的出現(xiàn)，所考慮的是變形問題，而不是應力問題。

2、不夠完善的預張拉力體系

鋼結(jié)構(gòu)施工前都預測對應的張拉力，只有科學的張拉力預測，才可以有效保障施工中材料的合理安排，科學地確定材料的位置。由于我國當前施工單位人員還沒有形成相關(guān)理論體系，在施工中很難有這部分的科學理論保證。

3、鋼結(jié)構(gòu)的整體與局部之間不妥當

由于無論是從設計還是施工，當前的技術(shù)人員都缺乏科學的整體和局部觀念，在設計與施工過程中，考慮都有疏漏，這在比較復雜的工程中，尤其是跨度大的建筑體施工時，都會影響工程的進度和工程質(zhì)量。

4、鋼結(jié)構(gòu)的柱理論

針對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，我們應該重點研究它的梁和柱，也就是梁一柱理論。但由于該理論目前不成熟，所以還需對軸力與彎矩等進行有針對性的切實研究。

四、提高鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設計的策略

1、 盡量減小不確定性因素的影響

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設計中，是不可能避免不確定因素影響的。為此只有盡量的減小不確定因素為鋼結(jié)構(gòu)進行力學性能的分析和相關(guān)的設計，也可根據(jù)眾多的實驗，最終選擇一個較為合理的方案來確定相關(guān)關(guān)系，也只有這樣才可以滿足設計要求和目的。

2、 重視局部穩(wěn)定與整體穩(wěn)定的關(guān)系

局部穩(wěn)定與整體穩(wěn)定之間有著重要關(guān)系，需要重視兩者之間的關(guān)系，有些單位為了省事，只是根據(jù)以往的經(jīng)驗確定兩者直接的安全系數(shù)，這樣在進行相關(guān)問題的分析時，就會存在很大的誤差，嚴重影響到設計結(jié)構(gòu)的準確性，更不用說達到設計的目的，滿足穩(wěn)定性的要求，為此需要特別重視兩者之間的關(guān)系。

3、 建立完善的預張拉結(jié)構(gòu)理論體系

預張拉結(jié)構(gòu)的分析對于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設計是極為重要的，是需要做好這方面的工作的。在進行預張拉結(jié)構(gòu)的分析時，一定要有一套完善的預張拉結(jié)構(gòu)理論體系，根據(jù)這個體系進行分析，最終得出準確的結(jié)果，為此需要建立一套完善的預張拉結(jié)構(gòu)理論體系，確保鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設計的要求和目的。

4、減輕及改變荷載的分布

通過受彎桿件荷載的改變，把單獨的集中端部支撐荷載承受轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€的端部支撐的荷載承受并進行相應的加固。在選取截面進行加固之時，一定要注意到截面的形式，其須具有實際的加固缺陷與損傷滿足的加固要求，這樣才可使得鋼結(jié)構(gòu)變得更加穩(wěn)定。

5、 對固件的連接進行加固

通過采用焊縫或高強度的螺栓以及柳釘?shù)鹊姆绞綄摻Y(jié)構(gòu)進行相應的連接加固。在進行加固連接的時候，一定要根據(jù)實際的工程鋼結(jié)構(gòu)進行必要的加固。比如鋼結(jié)構(gòu)的加固的原因與目的以及鋼結(jié)構(gòu)的實際受力情況與構(gòu)造等進行分析之后，方可確定固件的連接方式。

6、合理地運用梁—柱理論

梁—柱理論是當前鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設計中最基礎的理論，也是最重要的理論。在鋼結(jié)構(gòu)設計中，要實際考察鋼結(jié)構(gòu)工程的場地、材料、設計方案等相關(guān)事項，合理地運用梁—柱理論分析鋼結(jié)構(gòu)設計中細部構(gòu)造和構(gòu)件之間的穩(wěn)定性、整體結(jié)構(gòu)和組成部分之間的穩(wěn)定性等，達到提高鋼結(jié)構(gòu)設計穩(wěn)定性的目的。

7、 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算和構(gòu)造設計相符合

構(gòu)造和計算相符合一直是設計者所關(guān)注的問題。然而一旦牽涉到鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能時，都需要考慮強度或其他不同的特殊考慮。應該分別給予它們較強的剛度以及柔度，最大限度的降低桁架節(jié)點的桿件偏心度，以上均是設計者在設計的過程中需要處理的相關(guān)問題。

綜上所述，在鋼結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的過程中難免出現(xiàn)一些問題，但是經(jīng)過縝密思考和合理預防還是可以未雨綢繆的，這就需要從業(yè)人員的細心和耐心，只有不斷地進取學習，才能更好地設計出合理發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的建筑作品。

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