建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性的設(shè)計方法探討

朱燁

摘要：在進行建筑工程施工的過程中，切實保障鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性能夠為整體建筑工程的質(zhì)量提供充分保障，促使建筑安全性以及穩(wěn)定性得以提升?，F(xiàn)階段，我國相關(guān)企業(yè)在進行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的問題，影響到工程的整體質(zhì)量。文本就建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性的設(shè)計方法做出探究，以供參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程;鋼結(jié)構(gòu);穩(wěn)定性;設(shè)計方法

前言：現(xiàn)階段， 隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑行業(yè)規(guī)模得以不斷提升，并且在施工技術(shù)層面也在不斷地更新。鋼結(jié)構(gòu)作為當下建筑工程施工中最為主要的結(jié)構(gòu)方式，其有著穩(wěn)定性以及經(jīng)濟性的特征，同時能夠有效提升建筑工程質(zhì)量，提升建筑工程的穩(wěn)定性與安全性。當下，建筑行業(yè)對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性予以了高度重視，在進行實際設(shè)計的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當采用各種有效手段提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的穩(wěn)定性，進而為建筑工程整體施工質(zhì)量與安全性提供保障。

一、鋼結(jié)構(gòu)的概念

鋼結(jié)構(gòu)，顧名思義，是以鋼材為結(jié)構(gòu)施工的主要原材料，采用鋼梁、鋼板、鋼柱等不同的鋼構(gòu)件，通過焊接、鉚接等連接方式進行拼接組裝的一種建筑結(jié)構(gòu)類型。與普通混凝土等建筑材料不同，鋼材具有重量輕、韌性強、能承受較大作用力的特點，因此鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在大中型建筑設(shè)計中經(jīng)常采用。

二、當下建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

（一）設(shè)計方案不合理

建筑行業(yè)的發(fā)展促使建筑規(guī)模以及空間跨度不斷提升，傳統(tǒng)建筑材料已經(jīng)開始逐漸被鋼筋混凝土以及H型鋼屋梁替代[1]。不同的建筑工程有不同的需求，鋼結(jié)構(gòu)也會相應(yīng)地發(fā)生變化，同時鋼材的使用量也在不斷地提升。在進行設(shè)計的過程中，很多設(shè)計單位并沒有充分考量資金供給以及經(jīng)濟效益等方面問題，方案中提出的鋼結(jié)構(gòu)方案不管是在材料還是形式上都與建筑工程的實際設(shè)計需求存在偏差，難以保障設(shè)計方案的合理性，進而對建筑工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生了直接的影響。

（二）未考量施工難度

建筑行業(yè)的發(fā)展推動者建筑模式的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，這對相關(guān)設(shè)計人員工作的開展也提出了更高的要求[2]?，F(xiàn)階段多樣化的建筑模式促使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的形式也變得多種多樣，形成了十分多樣化的構(gòu)件橫截面，施工難度較大。很多設(shè)計人員在進行設(shè)計的過程中并沒有充分考量，忽略了施工難度因素，對后期施工的正常開展產(chǎn)生了極大的影響。

三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性設(shè)計要點

（一）保障各層面的穩(wěn)定性

在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中往往會產(chǎn)生大量復(fù)雜數(shù)據(jù)，例如設(shè)計人員需要參照工程所處區(qū)域的最大風(fēng)荷載進行水平荷載系數(shù)確定[3]。同時，還需要以結(jié)構(gòu)阻尼比、抗震強度以及水平荷載系數(shù)為指標，對設(shè)計方案進行優(yōu)化。待方案設(shè)計完畢之后，有關(guān)人員還需要借助計算機建立建筑鋼結(jié)構(gòu)模型，測量鋼結(jié)構(gòu)各個層面的穩(wěn)定性。

（二）重視強柱弱梁的設(shè)計

若建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計較為合理，那么水平荷載較大或者是發(fā)生強烈震動的情況下，梁上就會出現(xiàn)塑性鉸，而柱上并不存在[4]。因此在進行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，可以采用強柱弱梁的方式提升建筑鋼結(jié)構(gòu)抗壓性，最大程度保障在出現(xiàn)較大作用力的情況下鋼結(jié)構(gòu)遭受破壞，促使建筑鋼結(jié)構(gòu)能夠快速恢復(fù)到變形前的形態(tài)。在此過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當嚴格計算結(jié)構(gòu)的彈塑性，保障塑性鉸出現(xiàn)在梁上，進而負荷建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。

四、提升建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性設(shè)計方法

（一）提升建筑鋼結(jié)構(gòu)形式和布置的合理性

通常情況下，在進行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中會采用框架、索膜、塔桅、平面架、網(wǎng)架以及輕鋼等。不同的建筑鋼結(jié)構(gòu)形式都有著自身明確的特征，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當嚴格參照建筑工程的實際需求選擇適當?shù)慕ㄖ摻Y(jié)構(gòu)形式[5]。

例如：在進行建筑輕工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，需要建筑鋼結(jié)構(gòu)具備一定的移動荷載以及懸掛荷載，針對于此，設(shè)計人員要摒棄以往門式鋼架類型，采用網(wǎng)架的形式進行設(shè)計，進而提升建筑鋼結(jié)構(gòu)形式的阿赫利星。此外，若建筑工程有著較大的屋面覆蓋跨度，可以適當?shù)夭扇∫詷?gòu)件為主的索膜結(jié)構(gòu)以及懸索。

（二）做好鋼結(jié)構(gòu)受力分析

作為衡量建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一個重要指標，在進行設(shè)計的過程中，應(yīng)當對受力問題進行充分的考量。多數(shù)建筑工程都會采用T型以及L型建筑鋼結(jié)構(gòu)保障其自身穩(wěn)定性，并同時對整個建筑工程的重量進行分散，最終實現(xiàn)支撐的平衡性。在此過程中，相關(guān)設(shè)計人員還應(yīng)當切實做好建筑鋼結(jié)構(gòu)的靜力與動力分析。

所謂的靜力分析就是指在設(shè)計的過程中，針對具體的設(shè)計環(huán)節(jié)施加外力促使其發(fā)生輕微的形變，并采用受力計算方式形成一個平衡微分方程，計算出其水平方向的受力臨界值。

而所謂的動力分析則是指針對具體的建筑鋼結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)施加外力，促使其發(fā)生垂直方向的震動，觀察其振動速度以及變形情況，計算出垂直方向受力的臨界值。通過動力分析，可以結(jié)合實際情況改進與優(yōu)化建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，提升建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性。由于不同的鋼結(jié)構(gòu)部位的受力情況以及定性要求區(qū)別。

在進行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員不僅需要充分發(fā)揮建筑鋼結(jié)構(gòu)縱向支撐作用，同時還應(yīng)當最大程度避免其出現(xiàn)水平方向上的扭轉(zhuǎn)。設(shè)計人員需要充分考量各種受力特征，最大程度避免由于考慮不周的情況而導(dǎo)致建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足的情況發(fā)生。

（三）做好建筑鋼結(jié)構(gòu)變形分析

在進行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需要重視各種符合類型所產(chǎn)生的影響。由于鋼結(jié)構(gòu)有偶然荷載、可變荷載以及永久荷載等，不同荷載會有不同的標準值進行考量，而在不同因素的影響下，荷載會導(dǎo)致建筑鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定的變形情況發(fā)生。

因此，在進行實際設(shè)計的過程中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當首先保障建筑鋼結(jié)構(gòu)的合理性與實用性，確保能夠在荷載規(guī)定的范圍內(nèi)進行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，在提升鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上保障鋼結(jié)構(gòu)的美觀性。

（四）重視施工難度

建筑鋼結(jié)構(gòu)在進行實際施工的過程中往往會受到多個方面的影響。因此，在進行建筑鋼結(jié)構(gòu)制作之前，應(yīng)當對構(gòu)件的制作場地、尺寸等因素進行綜合分析，在施工時則應(yīng)當考慮怎樣具體實施。同時對于鋼結(jié)構(gòu)的焊接也有著較高的要求，相關(guān)工作人員應(yīng)當具備良好的焊機技術(shù)以及設(shè)備操控能力。其次，在建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性在某種程度上受建筑場地的影響，設(shè)計人員應(yīng)當客觀分析場地風(fēng)洞測試、跨度分析甚至面積等多方面因素，預(yù)估整體施工難度，設(shè)計出更加合理且可行的建筑鋼結(jié)構(gòu)方案。

（五）復(fù)合材料的使用

對于建筑鋼結(jié)構(gòu)而言，由于其材料的耐熱能力以及抗腐蝕能力不足，因此在開展實際施工的過程中經(jīng)常因為受到材料腐蝕而影響結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。在進行鋼結(jié)構(gòu)加工制作過程中，原材料以及配合比都會對鋼材的強度與硬度產(chǎn)生影響。因此，相關(guān)設(shè)計人員在進行設(shè)計的過程中，可以適當使用一些復(fù)合材料促使鋼結(jié)構(gòu)表面抗腐蝕性以及耐熱能力得以充分提升。例如：纖維增強復(fù)合材料就能夠有效加固鋼結(jié)構(gòu)，并未后續(xù)的修復(fù)以及二次加固提供極大的便利。

結(jié)束語：總而言之，作為整個建筑安全、穩(wěn)定的支撐，鋼結(jié)構(gòu)在當下我國建筑行業(yè)的應(yīng)用十分普遍，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用不僅能夠切實提升施工效率，同時還能夠最大程度降低施工成本，延長建筑工程使用壽命，提升建筑工程穩(wěn)定性、環(huán)保效益以及抗震能力，進而為民眾提供一個更加舒適的居住環(huán)境。設(shè)計人員應(yīng)當充分意識到，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能夠?qū)φ麄€建筑工程的安全性以及穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響，在進行設(shè)計的過程中應(yīng)當嚴格參照建筑實際情況確定鋼結(jié)構(gòu)形式，保障鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性以及可靠性。

參考文獻：

[1]李峰，高碩，王陽. 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性的設(shè)計策略[J]. 中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2021，（09）：66-67.

[2]李亮. 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性措施[J]. 建筑技術(shù)開發(fā)，2021，48（13）：14-15.

[3]楊帆. 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性的設(shè)計方法研究[J]. 房地產(chǎn)世界，2020，（22）：32-34.

[4]王曉亮，張俊生. 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性的設(shè)計方法探討[J]. 綠色環(huán)保建材，2020，（03）：78-79.

[5]楊文南. 淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性設(shè)計措施[J]. 民營科技，2018，（04）：93.