楊適旭　梁壽勤

摘 要：隨著我國建筑事業(yè)的快速發(fā)展，土木工程在設(shè)計(jì)的過程中，經(jīng)常難以保證其穩(wěn)定性。其各種不穩(wěn)定因素都會對整個工程的質(zhì)量帶來一定的影響。所以，為了能夠有效地提升該項(xiàng)目工程的施工質(zhì)量，就要對其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性質(zhì)進(jìn)行全面的分析。

關(guān)鍵詞：土木工程；鋼結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

隨著建筑事業(yè)的逐漸進(jìn)步，土木工程鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)也有了新的要求。但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中其依舊面臨很多設(shè)計(jì)問題。鋼結(jié)構(gòu)在一般情況下會處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是如果受到內(nèi)部條件的變化以及外部合力的不均勻。那么其性質(zhì)就會發(fā)生相應(yīng)的改變，從而對整個建筑物造成一定的影響。因此，加強(qiáng)其穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。

1 土木工程鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)概況

1.1 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的概念分析

在對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先應(yīng)當(dāng)對建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的了解，然后針對其剛度以及強(qiáng)度做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)。因此想讓鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理，就需要對其預(yù)應(yīng)力進(jìn)行全面的控制。但是，其預(yù)應(yīng)力經(jīng)常也會出現(xiàn)不規(guī)則的變化。而且還會因?yàn)椴牧系牟煌a(chǎn)生差異，我剛才都有屬于自己的屈服點(diǎn)。想要使得其結(jié)構(gòu)得到全面的平衡，就要做好其外部荷載與內(nèi)部預(yù)應(yīng)力的平衡。這個平衡狀態(tài)，也會隨著時間的推移而被改變。其鋼材在力長期作用下，也會跟著變形。同時，其附加彎矩也會逐漸被改變。因此，從概念上進(jìn)行分析，力的改變必然會引起鋼結(jié)構(gòu)的形變。而鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)則會對建筑體系造成巨大破壞。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的意義

對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)，不僅能夠讓工程質(zhì)量得到有效的提高，還能縮短工期，降低成本輸出率。鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定往往決定了整個房屋的穩(wěn)定性。因此，其設(shè)計(jì)的價值十分巨大。而且伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式也在逐漸增加。設(shè)計(jì)的內(nèi)容也在逐漸趨于科學(xué)化以及理想化。因此，從總體的角度來看，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)具有十分深遠(yuǎn)的意義。

2 土木工程鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)所遵守的原則

2.1 整體性原則

在我們進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)時，保證設(shè)計(jì)的整體性十分重要。因?yàn)樵谡麄€建筑工程中，鋼材是必然用到的材料，在這個過程中就需要做好鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個較為龐大的設(shè)計(jì)工程。在進(jìn)行整體性設(shè)計(jì)的時，首先需要考慮的就是平面結(jié)構(gòu)。在目前，大多數(shù)的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定體系設(shè)計(jì)都是采用平面體系設(shè)計(jì)來提高鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，只有極少數(shù)是采用其他的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在初步的設(shè)計(jì)過程中，一定要考慮遵循整體性的原則，保持預(yù)應(yīng)力的平衡，整體布置構(gòu)件。這樣鋼結(jié)構(gòu)更容易達(dá)到穩(wěn)定。

2.2 科學(xué)計(jì)算原則

在進(jìn)行土木工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，一定要遵循科學(xué)計(jì)算的原則?？梢愿鶕?jù)基本的工程圖進(jìn)行基礎(chǔ)的計(jì)算。與此同時，在進(jìn)行單層或者多層框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程一定要根據(jù)實(shí)際情況對其不穩(wěn)定因素進(jìn)行分析，并根據(jù)勘測的實(shí)際參數(shù)，與原始數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的比較計(jì)算。在通常的施工過程中，很多工程設(shè)計(jì)人員只是對框架柱做出了穩(wěn)定的計(jì)算，但是卻很少對框架的穩(wěn)定做出穩(wěn)定計(jì)算。這就會極大降低鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)。如果其梁柱出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。那么其預(yù)應(yīng)力的穩(wěn)定設(shè)計(jì)也會受到很大的影響。因此，在設(shè)計(jì)的過程中，一定要對鋼結(jié)構(gòu)的各種體系結(jié)構(gòu)做出精密的計(jì)算。

2.3 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)原則

在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分保障設(shè)計(jì)與構(gòu)件之間的整體性，而且核算其數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，讓兩者之間的參數(shù)能夠相互符合。同時還要對傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)效應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的分析。因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)的接觸點(diǎn)經(jīng)常會出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的分布不均，這主要是鋼結(jié)構(gòu)在銜接的過程中容易出現(xiàn)的設(shè)計(jì)的隱患。為了能夠有效地避免其出現(xiàn)的問題就需要對其細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋼性以及柔性的數(shù)據(jù)輸出。這樣能夠較好地提升其節(jié)點(diǎn)接觸的精準(zhǔn)度，避免出現(xiàn)桿件偏心的情況。與此同時，在進(jìn)行細(xì)部設(shè)計(jì)時，還需要對其鋼性的強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。因?yàn)椋诓煌瑓^(qū)域其鋼性強(qiáng)度也會有所不同。最后鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)，還要對邊界條件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)分析。因?yàn)檫吔绲募魬?yīng)力通常會相對較小，其外部幾乎不會承受壓力，這樣必然會對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定造成一定的影響。所以，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)對其做好重點(diǎn)設(shè)計(jì)，達(dá)到應(yīng)有的力矩效果。

3 土木工程鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法分析

在對土木工程鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定設(shè)計(jì)的過程中，對其外在的負(fù)荷力進(jìn)行相應(yīng)的考慮十分必要。因?yàn)樵谡麄€建筑體系中鋼結(jié)構(gòu)承受了十分巨大的壓力。如果其構(gòu)件的穩(wěn)定性大幅度的降低，必然會對整個工程體系的施工帶來一定的麻煩。所以，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，其負(fù)載的變化可能會引起結(jié)構(gòu)的變化。在這個過程中就需要對其動態(tài)預(yù)應(yīng)力采用多種方式進(jìn)行分析。

3.1 靜力平衡法

靜力平衡法在鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)中應(yīng)用的較為廣泛。其主要是用于建筑體系的靜力分析。靜力通常會處于一種平衡的狀態(tài)。其對鋼結(jié)構(gòu)的影響通常不會很大，但是在設(shè)計(jì)的過程中同樣不可忽視。首先根據(jù)力的相互性，我們可以得到鋼結(jié)構(gòu)所承受的壓力與地面的支持力應(yīng)該相等。通常靜力出現(xiàn)不規(guī)則的變化，主要有兩個原因，其一：鋼材發(fā)生形變，從而使得靜力受力不均勻；其二：地基承受力不足，從而引起靜態(tài)力發(fā)生變化?？梢岳门R界值對其靜力的變化情況進(jìn)行詳細(xì)的判斷，從而在靜力上提升了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。其三：我們還可以根據(jù)力的性質(zhì)對靜力做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)判斷，大多數(shù)情況下，靜力是處于一種平衡的狀態(tài)之下。但是如果受到外界因素的影響，其也會出現(xiàn)不平衡的因素。所以，為了使得力處于平衡，在設(shè)計(jì)的過程中一定要對外部因素進(jìn)行考慮，做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

3.2 能量守恒法

能量守恒法也是在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時需要應(yīng)用的一種方法。根據(jù)能量守恒定律我們可以知道能量是一種較為抽象的東西，但是其在整個設(shè)計(jì)的過程中也是必須考慮的要點(diǎn)。一般情況下，能量都是出于守恒，但是如果設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，其能量依舊可能會發(fā)生一定的變化。因此，在設(shè)計(jì)的過程中需要對鋼結(jié)構(gòu)的能量進(jìn)行精密的計(jì)算。讓預(yù)應(yīng)力處于一種平衡的狀態(tài)。其臨界狀態(tài)的能量關(guān)系為：ΔU =ΔW式中ΔU指應(yīng)變能的增量；ΔW指外力功的增量。其二：還要對外力作用進(jìn)行相應(yīng)的考慮設(shè)計(jì)，因?yàn)殇摬臅艿戒P蝕，而且刮風(fēng)、下雨等外力作用也會對力的平衡造成一定的破壞?；诖?，一定要對能量的負(fù)荷臨界點(diǎn)做出全面的計(jì)算。使得其總能量處于一種平衡的狀態(tài)。根據(jù)表達(dá)式：dΠ=dU-dW =0式中。我們可以很清楚的計(jì)算出其總能量的平衡數(shù)值，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，應(yīng)當(dāng)時時結(jié)合該數(shù)值進(jìn)行預(yù)應(yīng)力平衡的精確計(jì)算。只有這樣，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)才能得以實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中。一定要結(jié)合實(shí)際情況，對其設(shè)計(jì)概況進(jìn)行初步分析，然后遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)原則，對其設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)進(jìn)行把握。最后結(jié)合多種設(shè)計(jì)方式對鋼結(jié)構(gòu)的靜態(tài)力以及內(nèi)部預(yù)應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，使得合力處于平衡的狀態(tài)。從而有效地提升鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的效率。

參考文獻(xiàn)

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