建筑钢结构设计中稳定性的设计方法分析

蔡树珍

摘要：建筑施工进行的过程中钢结构的运用非常广泛，钢结构能够提升建筑的强度保证建筑质量。由于钢结构与建筑功能整体性、建筑质量之间有直接的关系，所以在进行建筑结构设计的时候，应该重视钢结构设计中可能存在的缺陷，从缺陷出发，重视钢结构稳定性设计的原则，采取有效的措施提升钢结构设计的整体水平。对于建筑结构性能的发挥而言有很重要的作用。

关键词：建筑工程;钢结构;设计;稳定性;方式

钢结构设计中的稳定性结构设计是核心环节，如果不能保证稳定性，建筑就毫无意义。在建筑钢结构的设计中稳定性的考虑是最基本的问题，如果处理不当就会对建筑的稳定性造成影响。在具体的钢结构设计中，应该计算出钢结构计算，之后再次进行验算来避免出现的钢筋结构失去稳定性。笔者从钢结构稳定性设计过程中的缺陷出发，只有重视钢结构本身对稳定性造成的影响，才可以克服这些困难，保证建筑结构性能。

1 钢结构稳定性

1.1 意义

钢结构建筑中钢结构稳定性差的案例比比皆是，主要的原因适设计人员在设计的过程中的没有掌握钢结构与材料之间的力学性能关系，缺乏稳定性上设计的理念。在实际的施工中有部分施工单位为降低成本，选择偷工减料和使用低劣原材料，材料质量缺乏保证的情况下导致钢结构稳定性难以保证，最终形成难以估量的后果。在建筑施工的过程中妥善处理好钢结构稳定性，可以保证建筑的安全性， 改善建筑的工程质量。在这个过程中只有对建筑钢结构稳定性有高度重视，才可以针对性考虑出可行性办法，促进钢结构稳定性的发展。

1.2 钢结构稳定性的概念

1.21 钢结构稳定性是指在建筑钢结构中，被外界影响之后可以恢复到最初平衡状态的一种性能。纲结构稳定性出现问题之后，建筑就不可以恢复到最初的状态，失去稳定性移动到其他的位置。一般情形下人们将失稳分为三种类型。首先是直杆、圆环与窄梁结构轴心受到压力之后，分支点失去稳定。这种现象的存在蛀牙是由于平衡分叉导致的结果，所有也有专业名词叫支点失稳。其次是极值点失去稳定性，这一类失稳在现实生活中可以直接转化为分支点失稳对其进行处理。最后一种是跃越失稳，这种失稳是最特别的一种。这种是建筑物在受到一种平衡状态之后，直接进入到另外一种平衡状态[1]。

1.2.2 导致上述钢结构失稳的主要因素有：结构体系中存在大量支撑系统，如钢柱 间支撑和钢屋架、下弦水平支撑等等支撑系统。构件的长度和横截面的数值特征有两个方向，再加上材料的强度、应力变化等等。所以在设计强度的时候应该充分运用数学模型，假设所有存在的合理条件按照有限的样本，总结出其中可能存在的误差，分析失稳存在的主要原因。

2 钢结构稳定性设计中存在的问题

2.1 结构整体性影响

在钢结构设计稳定性问题分析的过程中需要设计人员有大局意识，站在建筑整体的角度上考虑钢结构的整体性，充分考虑杆件本身具有的特征。随着数据信息运用效率的提升，分析钢结构设计中整体刚度、失稳问题的时候常常以临界压力求解法、折减系数等方式，计算出轴心杆的稳定性。同时弹性稳定性设计也是钢结构设计中的重要内容，在计算的过程中不仅仅要考虑钢结构本身的稳定性，还要做二阶分析。主要是因为结构内力被建筑结构中部分柔性构件变形量而影响，最后发生变化。针对应力的叠加问题 ，设计人员应该进行充分考虑。由于弹性稳定性的计算和叠加原理结构变形关系分析非常复杂，在目前弹性稳定性的计算中还没有被广泛运用。

2.2 不确定性因素分析

钢结构设计中稳定性还会受到很多不确定性因素的影响，主要就是在物理、几何力学方面受到的影响。在结构设计中如果进行细化，存在材料、横截面积、杆件尺寸、应力等等因素。但是对于相对稳定的几何量，物理量，设计人员在设计的时候往往更倾向于直接设计，凭借以往经验来解决问题，很少联系实际生活。同时涉及人员专业知识也是影响建筑钢结构稳定性的主要原因。钢结构分析的过程中受到设计人员专业性不强的限制，在实际的计算中参数计算结果和理论值结构有很大差距[2]。再加上结构随机的影响分析处理的问题最终都被结构参数、随机荷载输入范围给限制。在实际施工中如果参数不确定，结构施工必然存在问题。

2.3 预应力

预张拉体系是钢结构稳定性设计中比较关键的组成部分，但是在发展过程中很长的一段时间内没有得到重视和发展，因此对这个方面缺乏明显的理论依据，很难保证稳定性。在纲结构稳定性的设计中整体稳定性、局部稳定性的计算还存在不合理不到位的情况。虽然部分结构稳定性计算是由经验计算完成，以此来确定整体稳定性、局部稳定性，但是在实际施工运用中并没有根据实际工程情况来计算出一个比较安全科学的安全系数。因此无法真实的将稳定性系数反应出来。

3 建筑物稳定性的设计改善措施

3.1 降低不確定因素存在的概率

在具体钢结构的设计中需要针对常见的问题，提出科学合理的改善措施、解决措施，避免发生常识性错误。有效提升钢结构的稳定性和降低设计引发的失稳事故。降低不确定因素导致的稳定性，需要在钢结构稳定性设计的过程中充分考虑不确定因素。在设计的时候，设计人员要充分考虑钢结构的力学性能，或者是进行多次实验，计算分析出比较合理的方案，运用这种方式降低不确定性因素存在的概率，从整体上提升钢结构的稳定性，保证建筑刚结构的安全性、可靠性。

3.2 理论支撑

在设计钢结构稳定性的时候，应该科学合理运用梁-柱理论，在实际设计的过程中，运用该理论分析钢结构设计中，细部构件和构件之间的稳定性，同时保证局部和整体之间的问题性，从梁-柱理论的运用上出发，全面提升钢结构的稳定性设计。

完善理论的运用，还可以从预张拉体系的完善方面出发，改变我国当前预张拉体系不完善的情况。积极建立配套完整的预张拉结构体系理论，将此作为基础，分析预张拉的实际情况，最终得到准确的结果，保证建筑钢结构的稳定性设计的合理性。

3.3 处理好局部和整体性之间的关系

钢结构稳定性设计的时候局部稳定和整体稳定之间区别不大，但是都会对建筑产生直接的影响。钢结构稳定性的设计中，需要重视安全系数的选择，最大程度避免经验确定安全系数的情况存在。在这个过程中不断分析钢结构工程的实际情况，综合考虑施工现场的多种因素降低误差的存在，保证整体建筑结构都具有良好的稳定性，满足建筑对稳定性的要求[3]。

4 钢结构稳定性的设计原则

通过对钢结构稳定性改善方式的提出，分析钢结构设计稳定性原则，对建筑稳定性能的发挥有重要的作用。首先钢结构设计的稳定性原则，要做到计算方式于结构简图契合。在分析建筑物结构的时候一般不以框架的稳定性为标准，而是直接计算框架的稳定性。其次是钢结构的布置要达到要求，只有在设计施工时候保证每一个环节达到要求，才可以在容易发生问题的环节紧抓质量。最后还需要重视细部构造、稳定性两者的计算方式一致，才可以在稳定性设计中突出实际的运用价值。

5 结语

在具体的工作中需要遵循施工的具体情况、从实际出发考虑原则，做好钢结构稳定性的设计，尽量避免结构失稳的现象发生。在这个过程中只有全面了解钢结构稳定性设计中可能出现的问题，才能够针对性采取措施解决，完善钢结构稳定性设置。

参考文献：

[1]杜崇涛，李浩.建筑工程钢结构设计方法及要点分析[J].建筑与装饰， 2019（11）：35-35.

[2]杨伊浩，吴晓奇.建筑工程中钢结构设计及安全施工对策[J].建筑技术开发， 2019（17）：16-18.

[3]吕宁.多种科技方法在古月桥勘察修缮设计中的应用[J].文物保护与考古科学， 2019（3）.89-99s