賈存華 邵秀紅 王亮

摘 要：鋼結構具有較高的穩(wěn)定性和抗震性能，被廣泛運用于建筑工程領域。但是，在現代工程史上發(fā)現了許多因鋼結構失穩(wěn)而產生的事故，為了確保工程的安全及質量，強化鋼結構設計中的穩(wěn)定性具有重要現實意義。在建筑工程設計過程中需要準確的掌握鋼結構設計穩(wěn)定性，以有效的提升工程質量。本文對建筑鋼結構設計中的穩(wěn)定性設計進行探討。

關鍵詞：建筑；鋼結構設計；穩(wěn)定性設計

一、建筑鋼結構穩(wěn)定性概念及應用優(yōu)勢

目前建筑鋼結構穩(wěn)定性會受到自身強度和穩(wěn)定性的影響，鋼結構強度主要是指在平衡狀態(tài)下所承受的最大應力，需要保證其是否控制在材料的屈服點以內。對于鋼結構的穩(wěn)定性主要是指對鋼結構因為受到外界應力的影響所發(fā)生的變形，從而會直接影響到整個性能，不能保障整體的性能。在實際的建筑結構設計過程中，鋼結構設計是至關重要的組成部分，其主要是指將鋼結構設計藍圖到鋼結構產品的演變過程，對于現代鋼結構制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著關鍵性的影響。在建筑工程中，對于鋼結構來講，其有著和磚混結構以及混凝土結構相同的優(yōu)勢。由于鋼結構自重比較輕，很好的延性能夠使得建筑的抗震性能良好，這主要是由于地震力效應在一些質量比較小的狀況下會變的很小，地震效應通常還會由于結構自身有著很好的延性而減弱。另外，在傳統(tǒng)的建筑工程施工中為了能夠實現對大跨度以及復雜結構的應用，這就產生了一些自重比較輕以及強度比較高的特點，在對開放式住宅的創(chuàng)造中就非常便利。在地域方面，鋼結構能夠體現出其他相關結構很難相比的優(yōu)勢。

二、鋼結構設計過程中穩(wěn)定性的重要性

鋼結構設計過程中的穩(wěn)定性已經成為建筑行業(yè)一個重要的問題，建筑安全問題頻發(fā)，建筑工程質量得不到保證，這些不可回避的事故大都和鋼結構設計的穩(wěn)定性程度存在密不可分的聯系。當前，在我國建筑行業(yè)里，鋼結構設計缺乏穩(wěn)定性的現象比比皆是，為此我們必須弄清楚問題的根源。我認為出現這種情況主要有三者原因。第一，從工程設計人員的角度來看，可能設計者對鋼結構穩(wěn)定性的含義缺乏正確的理解，對穩(wěn)定性的程度缺乏一個概念，由此設計不嚴密，從而出現問題。第二，從施工人員的角度來看，施工人員沒有遵守相關建筑規(guī)定，施工程序出現偏差，甚至偷工減料，造成工程質量得不到保證。第三，從鋼材料本身來看，也有可能是鋼材料的選購不合格，不達標，鋼鐵質量本身存在問題，其穩(wěn)定性程度不高。一旦發(fā)生失穩(wěn)的情況，便會造成較大的經濟損失，建筑物倒塌，整個工程變成廢墟，甚至造成人身傷亡，所以我們要加大對鋼結構穩(wěn)定性的研究，從而來保障工程的質量，避免不必要的損失和傷亡。

三、建筑鋼結構的穩(wěn)定性設計原則

建筑鋼結構的穩(wěn)定性設計原則包括下面三點內容：第一點是構成部分及整體框架這兩個層面穩(wěn)定性的差異，第二點是剪力調整，第三點是強柱弱梁的設計。一般都能通過這三個方面的設計來保障鋼結構在施工及使用時不會產生不穩(wěn)定的情況。

1.確保各個層面穩(wěn)定性。鋼結構最明顯特性是其機能出色，然而這個特性使其出色的同時也決定了其前期的工程設計是很繁雜的，設計者不但要專業(yè)的數據整理，而且要對鋼結構的各個工藝標準進行嚴厲的查驗，必須在每個方面達到標準后才可以把質量過關的鋼結構投產到施工和使用中。由于鋼結構有關的技術數據很多，其中包含結構的阻尼比、水平載荷系數、抗震強度等等，下面以水平載荷系數作為例子來分析，建筑必須處在十分良好的狀況下水平載荷系數才是零，然而在實際的環(huán)境中是很難達到的，風載荷都會在不同的水準上對水平方向上的建筑穩(wěn)定性產生作用，由于這些現實情況，設計者需要依據本地的實質環(huán)境狀況來設計水平載荷系數，最后防止建筑由于穩(wěn)定性的因素造成的破壞。

2.做好剪力調整。當前國內高層建筑的形式已經越來越復雜，建筑的不對稱設計也已成為設計的潮流，因此，在建筑當中采用斜柱的現象也越來越多的出現在人們的視線當中。和傳統(tǒng)的垂直構件比起來，斜柱的傾角比較明顯，因而也要求建筑構件能夠承受一定的剪力。需要說明的是，不少建筑設計人員在設計鋼結構時，往往會為了方便處理而將垂直構件簡化成為柱子，將斜柱簡化成為斜桿，這種方式在一般情況下不會對建筑的整體穩(wěn)固性產生較大影響，但在對框架柱的剪力進行調整時，卻會產生非常嚴重的影響。這是因為斜柱的主要作用雖然是支撐水平方向的荷載，但其在豎直方向也需要承擔一定的荷載，如果忽視了豎直方向的荷載，則會導致計算出來的剪力存在一定的誤差，從而降低建筑工程中的鋼結構穩(wěn)定性。有鑒于此，建筑設計師應當重視剪力的調整，并充分考慮建筑施工的實際情況，對鋼結構的不同程度剪力進行設計，從而充分發(fā)揮鋼結構的穩(wěn)定性。

3.注重強柱弱梁的設計。強柱弱梁注重的是建筑設計中柱、梁的整體性問題，這是由于鋼結構在面臨很大的載荷時需要塑性鉸出現在梁上而不是柱子上，這樣才可以確保鋼結構整體在使用過程當中不會產生瞬間損壞，并且在經過一定的外力作用后還能夠在很短的時間內快速恢復原始形態(tài)。國家的標準對于這些方面有比較明了的規(guī)則和條件，強柱弱梁的設計必須對其彈塑性進行計算和分析，只有滿足以上要求時才能夠認為其合格可用。

四、建筑工程的鋼結構穩(wěn)定性設計要點

1.確保工程施工的合理性。在對建筑工程鋼結構進行設計的過程中，首先要加強對鋼結構的科學、合理布置，從而在實際工作過程中首先對整體結構或是局部結構的穩(wěn)定性要求，更好的實現穩(wěn)定性的有效提升。當前我國眾多建筑鋼結構都是根據平面體系完成設計工作，因此在工程中所應用的也基本都是框架結構。為了保證這種平面結構在應用過程中不出現失穩(wěn)的問題，就需要在結構的整體上對其進行處理，借助適當增加必要支撐構件的方式，對建筑工程整體的穩(wěn)定性進行提升。

2.實用計算方式和結構計算簡圖保持一致性。在對建筑鋼結構設計當中，相對于單層或者多層框架結構實施設計中，通常需要采用框架柱來對其穩(wěn)定性加強計算，在這當中，不需要對框架結構的穩(wěn)定性實現分析。應用這種設計方式在一定意義上能夠確保框架柱的穩(wěn)定，并且還能夠對長度系數做好了解。在對框架整體穩(wěn)定性數據分析中，保證框架結構在計算中科學合理。并且在計算中，設計人員還需要保證設計的結果和假設條件的滿足，并且在實際的應用中，不會對鋼結構的穩(wěn)定性產生影響。

3.建筑鋼結構的穩(wěn)定計算需要和鋼結構內部構件的設計保持一致。在對構件進行穩(wěn)定計算的過程中也應該保證鋼結構內部構件設置的一致性，這也是當前建筑工程中鋼結構設計最為關鍵的環(huán)節(jié)。在建筑鋼結構設計中要想加強結構的穩(wěn)定性，就要對不同強度的構件有著不同的要求，因此我們在設計過程中也需要進行區(qū)別對待。

4.筒體結構。在當前的建筑工程結構中筒體結構受力性能比較強，在外墻以及內墻中都能夠形成強度比較高的抗彎剛度，所以其所承受的水平力也很好，并且還能夠起到兩道抗震防線的作用。這種結構在應用上我們比較熟悉的就是美國的希爾斯大廈，其不僅是美國現在最高的建筑，同時也是比較典型的多筒結構類型。

五、結語

鋼結構設計中的穩(wěn)定性是影響鋼結構工程安全和質量的重要因素之一。在實際設計中，設計人員應該明確結構構件的穩(wěn)定性能，避免鋼結構穩(wěn)定性設計中出現的問題，要掌握鋼結構穩(wěn)定性設計的原則。根據工程的實際情況進行鋼結構穩(wěn)定性設計，避免在其使用過程中出現失穩(wěn)現象，引發(fā)重大的安全事故。

參考文獻：

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