建筑工程项目中钢结构设计的稳定性探究

田宏

摘 要：随着社会经济的发展，建筑也获得了广阔的发展空间，建筑规模以及数量都呈现出了明显的上升趋势，为了提高建筑工程的建设速度与质量，钢结构得到了广泛的应用，但是钢结构的稳定性极有可能受到多种因素的影响，如果不加以关注，整个建筑的使用质量以及安全性都将受到较为严重的影响。因此对钢结构设计的稳定性展开探究是十分必要且重要的。文中将对建筑工程项目钢结构设计的基本要点进行分析，并探究稳定性设计的主要特点以及有效方法。

关键词：建筑工程项目；钢结构设计；稳定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.113

钢结构具有施工便捷、周期短、抗震性能好、自重轻等优势，因此近年来在建筑施工中的应用愈加广泛，但是其稳定性问题不容忽视，部分单位为了将成本控制到最低，盲目开展施工建设，建设不规范、施工质量低等问题时有发生，继而致使钢结构的稳定性降低，甚至诱发严重的安全事故。为了避免问题的发生，各施工单位应当对钢结构设计问题予以高度关注，严格按照规范开展施工设计与建设工作，对此展开探讨有着重要的现实意义。

1 建筑工程项目钢结构设计的基本要点

（1）布置与选型。钢结构多用在高层建筑设计当中，此类建筑在选型设计的过程中应当全面考虑周围环境、施工材质以及工程建设预算等因素，同时在设计内部结构时应当考虑到不同位置的实际需要，选择符合建筑需要的建材展开施工，保证墙面、柱子、墙梁的力度与强度可以达标。

（2）估算构件截面。结构布置结束后，设计人员应当对断面形

状、梁柱尺寸等进行判断与选择，如选择使用槽钢、轧制或H型钢截面。通常，估算构件截面时，板件厚度估算应当将截面高度、翼缘宽度等作为依据；截面高度、翼缘宽度估算应当将支座情况以及荷载情况作为依据；钢梁选择、梁柱大小与性质、支撑断面的设计则都应当以及建筑需要为依据。

（3）设计构件与节点。首先是焊接，在焊接的过程中，工作人员应当严格按照相关规定设计焊缝的形式与尺寸，保证焊接的准确性与合理性；其次是栓接，在连接高层建筑钢结构时，工作人员需要将高强螺栓作为传力螺栓，其强度等级可以达到19.0s；再次是连接板，需将4毫米厚度的梁腹板加厚，然后对抗剪净截面进行验算；最后是梁腹板，要对栓孔位置的腹板抗剪净截面进行验算，并将其与高强承压螺栓进行连接，然后对孔壁对应的承压能力进行验算。

2 建筑工程项目钢结构稳定性设计的主要特点

（1）全面考虑实际情况。为了提高建筑的使用安全性以及舒适性，工作人员须在设计的过程中全面考虑实际情况，包括楼层高度、抗震需求、施工水平、施工环境、钢结构性能、材料质量等。设计人员要对各种结构设计方案进行比较，选择最优的方案，保证经济效益、安全效益都可以最大化实现。

（2）钢结构形式多样化。钢结构形式具有多样化的特点，设计人员应当根据建筑使用方向酌情进行选择，为了保证稳定性，必须选择韌性、塑性、重量、强度符合标准要求的钢结构形式。在众多形式当中，轻型钢结构具有自重轻的优势；空间网架钢结构则具有钢材用量少、造型美观的优势；预应力钢结构具有钢材用量少、承载力大的优点；钢筋混凝土组合结构具有应用广泛、韧性强、塑性强、整体强度大等特点。要注意钢结构稳定性指的是两部分，第一种是局部稳定性，第二种是整体稳定性，局部稳定是整体稳定的重要基础，为了使承载力可以最大化，在选择钢结构形式时一定要对各层次构件的承受力进行分析，最终提升整个钢结构形式的性能。

（3）重视局部连接安全。局部连接安全会直接影响到钢结构整体的稳定性，钢结构中的各种部件需要通过工艺组装而成，连接处的可靠性与稳定性会影响整个钢结构的安全，因此施工人员应当对各构件的连接位置展开安全评估，努力提升局部连接的可靠性，同时工作人员应当记录好细节，后期需对施工连接情况进行复核与查验，避免出现安全隐患。

3 建筑工程项目钢结构稳定性设计的有效方法

（1）动力法。在平衡状态下，如果有外界干扰影响钢结构体系，即使影响较小钢结构体系也容易出现振动。动力法即应用动力学的知识来分析钢结构的稳定性，当系统受到微小的影响后，钢结构会发生一定程度的位移，但是位移幅度相对较小，且变化速度不快，因此可以利用这点确定钢结构稳定性的临界荷载值。如果外力施加的荷载不超过钢结构稳定的极限值，那么钢结构变形的位移加速度方向以及变形方向将是相反的，这样位移加速度与变形就可以抵消，此时如果将外力撤销，那么外力荷载也会消失，同时运动停止；相反，如果外力施加的荷载超过钢结构稳定的极限值，那么钢结构位移加速度与变形的方向就会保持一致，二者相互促进，此时如果将外力撤销，那么运动将会持续，钢结构不再保持原有的稳定性。动力法能够求出大概振动频率为0时钢结构的临界荷载。

（2）欧拉方法。欧拉方法也可称为中性平衡法或静力平衡法，通过这一方法可以分析出极限荷载。钢结构当中，存在平衡分岔点，微小变形结构以及原结构两种平衡状态均存在于平衡分岔点当中。欧拉方法就是对微小变形情况下钢结构的受力情况进行分析，然后建立相应的平衡方程，最后求出分岔曲荷载值。欧拉方法并不能准确判断钢结构的实际稳定性，但是却能够确定在一定外力荷载下钢结构平衡路径连接点相应的临界荷载值。

（3）能量法。能量法即铁木辛柯法，临界荷载的确定需要以势能驻值为依据，如果外力施加的荷载低于特定值，而总势能最小时钢结构初始情况是具有较强稳定性的；如果外力施加的荷载高于特定值，而总势能最大时钢结构初始位置是不具有稳定性的；如果外力施加的荷载与特定值一致，总势能在微小位移后不变，那么此时钢结构将处于随遇平衡状态，这时的荷载就是临界荷载。根据势能驻值原理分析临界荷载，就能够获得平衡方程，最终获得分岔屈曲荷载。

4 结语

近年来，钢结构在施工建设中的应用愈加广泛，其应用优势极为明显，但是其稳定性问题也较为突出。在施工建设当中，工作人员应当对钢结构设计予以关注，做好布置、选型、估算构件截面、设计构件与节点等工作，并采取动力法、欧拉方法、能量法等展开稳定性设计工作。

参考文献：

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[2]孔庆哲.建筑工程项目中钢结构设计的稳定性探究[J].建筑知识，2017（15）.

[3]丁亮.建筑工程项目中钢结构设计的稳定性探究[J].四川水泥，2015（04）.