張小芳

山東萊鋼建筑設計有限公司 山東青島 266071

建筑行業(yè)中普遍將鋼制材料構成的結構稱之為鋼結構，其能夠在外界干擾及多種作用力下始終保持和迅速恢復到最初的平衡狀態(tài)，這一屬性稱之為鋼結構穩(wěn)定性。這主要是因為，鋼制材料會在外力作用下發(fā)生失穩(wěn)，從而會導致建筑結構的平衡發(fā)生變化，促使建筑馬上或者在后期使用過程中發(fā)生結構性的破壞，直接影響到建筑的安全性及使用年限。

1 造成鋼結構設計失穩(wěn)的主要原因

1.1 剪力設計存在調整不均勻的問題

由于人們對建筑的審美發(fā)生了極大的改變，使用需求也越來越豐富，就導致各種不對稱的建筑大量建設，這對設計者的建筑剪力計算、設計方面的水平要求頗高。這些不對稱的建筑群體與傳統(tǒng)的對稱建筑相比，其出現傾斜的概率更大，對設計師的鋼結構剪力設計要求更為嚴格。但是我國大多設計者在進行建筑設計時，其為了節(jié)約設計時間、簡化了設計流程，直接將垂直結構的構件簡化為柱子，將傾斜的斜柱視為斜桿，導致在調整框架柱剪力時發(fā)生計算偏差，最終促使建筑設計存在不科學之處。要知道，斜柱在建筑使用過程中不僅要作為水平方向的支撐，同時也是建筑豎直方向支撐荷載的主要結構，就是這部分的荷載造成建筑的整體剪力的計算偏差，促使建筑發(fā)生傾斜。

1.2 強柱弱梁的設計問題

根據國家相關法律法規(guī)及建筑行業(yè)的行業(yè)規(guī)劃的要求，在對建筑鋼結構進行設計時需要對弱梁的彈塑性予以重點分析和計算。通過長期的研究，讓人們發(fā)現鋼結構科學和安全需要弱梁具有一定的彈塑性。不管是在強震之下，還是構件受荷非常大的狀態(tài)下，鋼結構的塑性都是出現在梁上。因此，在對整個建筑結構進行設計過程中，如果想要其具有較強的抗壓性，且能夠及時恢復到建筑最初的平衡狀態(tài)，保護建筑不被傾斜所破壞，就需要在對弱梁的彈塑性予以重點分析和設計，促使其在抵抗外力作用發(fā)揮出優(yōu)秀的表現。因此，在后期的建筑鋼結構設計中應該對強柱弱梁的設計加以注意[1]。

1.3 鋼制材料本身的缺陷導致的設計問題

現階段我國鋼制材料在制作經過了冶煉、澆筑以及軋制等環(huán)節(jié)，且生產量巨大。在實際生產過程中，往往會因為巨大的產量和復雜的制作過程導致鋼制構件的質量參差不齊。同時，鋼材本身就有耐熱能力高、耐腐蝕能力差的特點。在日積月累的使用過程中，風吹雨淋會建筑的鋼結構構件會發(fā)生裂紋，進而導致鋼結構的穩(wěn)定性發(fā)生改變。

1.4 設計人員水平問題

目前鋼結構設計人員水平參差不齊，許多設計人員缺乏穩(wěn)定概念，進行結構計算時只注重結構應力計算，忽視了構件、整體結構的穩(wěn)定驗算，另外設計時計算簡圖及支座約束條件與實際受力狀態(tài)不符，導致結構出現失穩(wěn)的情況[2]。

2 增加鋼結構穩(wěn)定性的相關設計方法

2.1 增強對總體穩(wěn)定性分析

為了延遲建筑的使用年限，強化建筑鋼結構的穩(wěn)定性，設計師在對建筑鋼結構穩(wěn)定性予以設計時，不要局限于單一的結構設計思路，要結合施工場地的具體情況，仔細分析建筑所在區(qū)域的環(huán)境，盡量選擇技術較為成熟的對稱性結構設計，同時對建筑的抗震系數、水平荷載系數進行反復、多次的計算，對建筑使用過程中產生的各項指標進行綜合考慮與核算，通過結合實際的建筑情況來確定最終合理的建筑鋼結構設計方案。

2.2 加強靜力分析以及動力分析

建筑工程鋼結構穩(wěn)定性設計主要可以分為靜力分析和動力分析這兩個方面，設計者在設計過程中，應充分考慮到工程的實際狀況和當地的生態(tài)環(huán)境對建筑可能造成的影響，對建筑通過微小形變后的鋼結構受力情況進行分析，且建立靜態(tài)分析平衡微分方程，計算出建筑鋼結構所能達到的壓力載荷臨界點。同時對鋼結構體系的平衡狀態(tài)下的外部荷載小擾動予以計算，如果建筑上存在震動荷載，如果設備震動頻率與建筑結構自震周期相同，從而導致建筑與設備出現共同振動現象，鋼結構建筑的受荷情況就會發(fā)生改變，結構受到的負荷高于結構穩(wěn)定的極限負荷值時，鋼構件就會出現變形，從而影響建筑使用，甚至會給建筑帶來破壞。因此，設計師在對工程鋼結構穩(wěn)定性進行設計時，應加強對鋼結構建筑結構的靜力分析以及動力分析。

2.3 增加節(jié)點連接設計中的穩(wěn)定性分析

由于設計人員會在設計流程進行簡化來節(jié)約設計時間，直接將建筑鋼結構中的相關柱梁連接簡化為剛性連接或者理想的鉸接。這樣會導致這些梁柱會存在力的夾角，在后期計算中這些梁柱則不會對建筑鋼結構的彎矩進行傳遞，最終使得建筑設計框架的側移量估計值減少、導致后續(xù)建筑鋼結構計算時框架側移量過多，最終使得建筑的鋼結構承載力不能符合建筑實際使用的需要。因此設計者在對鋼制結構進行穩(wěn)定性分析時，需要對節(jié)點連接設計的穩(wěn)定性分析予以強化，通過設計出科學的建筑鋼結構柱體穩(wěn)定承載力理論值來保證鋼制結構在使用過程具有良好的穩(wěn)定性[3]。

2.4 加強相關人員的培訓

鋼結構建筑相較于傳統(tǒng)混凝土建筑設計存在一定的差別，相關設計人員及設計單位要加強對于鋼結構設計的學習及培訓工作。

3 結語

總而言之，在當前我國飛速發(fā)展的市場經濟下，建筑行業(yè)也發(fā)生了質的飛躍，不僅推動了城市化進程發(fā)展腳步，也帶動了與建筑行業(yè)相關的附屬行業(yè)。在此背景下，建筑設計者應在市場經濟的指導下，不斷豐富自我設計理念、扎實自己基礎知識，對鋼結構的穩(wěn)定性設計分析予以不斷的強化，通過科學的設計來保障建筑的使用安全和期限。