建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點

陳海洋

摘要：鋼結構已經成為高層建筑建設作業中應用最為廣泛的施工技術之一，不僅能夠確保建筑物具備更大的強度與抗震能力，同時能夠更深層次的提升高層建筑物的穩固性能與安全性能，從而為人民群眾帶來更加牢靠的居住、生活、工作場所。本文圍繞鋼結構施工技術在高層建筑中的實際應用策略展開分析，能夠進一步將施工的耗費時長縮短，降低施工成本的大量投入，實現高層建筑工程的長遠、穩健發展。

關鍵詞：建筑工程、鋼結構設計、穩定性、設計要點

引言：隨著建筑行業的不斷發展，鋼結構由于其諸多優點使用愈發廣泛，但在實際設計過程中必須高度重視鋼結構體系本身存在的缺陷，這些缺陷與建筑質量直接相關。因此，在建筑行業的發展中，設計師需加強對鋼結構穩定性的關注和研究。一方面，鋼結構穩定性的設計者必須加強對專業技能的研究，不斷提高設計水平和能力;另一方面，應從建筑方案、建筑材料、施工質量等諸多方面做好把關，提高鋼結構建筑的整體質量安全和項目落地性。

1鋼結構設計的穩定性與設計原則

強度、剛度和穩定性是三個不同的概念，強度表示結構中的材料能夠承受的最大應力，剛度表示其抵抗變形的能力，失穩表示結構不再能夠保持原來的平衡狀態繼續承受附加荷載（雖然此時最大應力達不到材料的屈服強度）。強度和穩定性代表結構的極限狀態，即結構不再有繼續承受荷載、抵抗進一步變形的能力，剛度到了零的狀態。因此剛度這一概念對于描述結構的狀態更為重要，剛度是結構居第一位的性質。借助剛度概念，強度和穩定性的概念可以統一。

為了更好的保證鋼結構穩定設計中構件的穩定性，實際設計時必須遵守以下三項原則。

1.1結構整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩定性要求

目前結構大多數是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結構不致出平面失穩，需要從結構整體布置來解決，亦即設計必要的支撐構件。這就是說，平面結構構件的出平面穩定計算必須和結構布置相一致。

1.2結構計算簡圖和實用計算方法所依據的簡圖相一致

目前設計單層和多層框架結構時，經常不作框架穩定分析而是代之以框架柱的穩定計算。在采用這種方法時，計算框架柱穩定時用到的柱計算長度系數，自應通過框架整體穩定分析得出，才能使柱穩定計算等效于框架穩定計算。然而，實際框架多種多樣，而設計中為了簡化計算工作，需要設定一些典型條件。

1.3滿足構件的穩定計算必須與設計結構的細部構造保持一致，在鋼結構的設計中，要使得構造設計和結構計算相互匹配。設計者要區分某些節點的連接是否傳遞彎矩，從而針對性的賦予其足夠的柔度和強度。設計者注意構件細部的設計與處理，如設計桁架節點時，要注意減少桿件偏心的問題等。

2建筑鋼結構的設計要點

2.1處理好建筑鋼結構設計的細部節點

為提高建筑鋼結構的設計水平，必須處理好建筑鋼結構的細節設計工作，建筑鋼結構的細節設計要保證鋼結構關鍵節點的安全穩定性，連接方式要根據不同的結構設計選擇最合適的設計方案，要保證使用中具備協調性，防止在連接部位出現變形和過載現象，給整個鋼結構造成安全危害，對螺栓或焊接處理的連接節，須重點關注，對數據進行認真的分析，確保鋼結構的連接節點必須安全，做到強節點弱桿件設計原則。

2.2鋼結構工程抗震設計優化

首先，需要對鋼結構之間存在的穩定關系給予全面了解，有益于將工程穩定性設計進一步優化。其中，設計人員需要高度重視，針對鋼結構開展的抗震設計工作，在其設計時，應用的基本原則為標準化、規程化以及簡潔化。此外，在處理鋼結構構件過程中，要根據具體的情況操作，從而使屋架和屋面板、主體以及柱體之間的固定連接有所保障，使得鋼結構的抗震性能得以提升和完善。其中需要強調的內容是，鋼結構產生的抗震性能、配置位置緊密聯系著支撐形式，所以針對鋼結構開展設計的過程中，要對相關因素充分考量，盡量將存在的影響因素降低，強化抗震能力;其次，在設計時，還要強調小規格零構件的應用，例如：在應用鉚釘時，連接性會對整體建筑結構產生的穩固性有直接的影響，所以相關人員要根據具體的特性對符合條件和規格的鉚釘進行選擇。

2.3鋼材的選擇

對于鋼結構設計來說，選材是一項極為重要且難度較大的工作。究其原因，一方面是我國鋼鐵工業迅速發展，鋼材的種類繁多，要從眾多的鋼材種類中選出適合某種建筑工程的鋼材是有難度的;另一方面是因為目前鋼結構建筑的種類也在不斷增加，不同建筑物對鋼結構的強度、變形、疲勞應力等方面的要求也不一致，因此選擇合適的鋼材顯得至關重要，否則就不能發揮出鋼結構建筑的功用。

2.4夯實全體技術人員的施工素質

在現階段的鋼結構施工作業過程當中，有關人員應該提升自身的專業技能以及綜合水平，提高自身的施工認知，知曉建設現場管理工作的要點，明確工程項目管理的具體需求，盡可能把所有的管理措施以及舉措都落實在實處，把其充分貫穿在建設現場當中。結合現階段不科學的技術行為以及不合理的管理活動情況，應該加強管理與控制。在整個實踐活動當中，建設企業的領導者要使用定期培訓的手段和方式方法，逐步提升建設人員自身的責任意識與素質素養，針對建設現場存有的秩序混亂現象，要采取科學合理的措施進行解決，避免安全隱患問題的發生。因此，在現階段的建筑工程項目實施建設作業的時候，需要讓所有人員積極主動的投入定期培訓活動當中，經過培訓真正提高專業技能與綜合素養。

2.5嚴格監控鋼結構件的制造過程

鋼結構的質量把控需要從鋼構件的制造開始，鋼結構建筑主體是由多個不同類型的鋼構件組成，任何一個構件的質量問題都會造成鋼結構主體的瑕疵，加強對鋼結構的質量控制，需要從建筑鋼構件的制造入手，對鋼構件的各個制造環節進行嚴格的控制，嚴格管理鋼構件的各個構建組裝和焊接過程。

2.6嚴格貫徹與落實鋼結構施工后期質量管理內容

在如今時期借助我國建筑鋼結構開展建設作業的過程中，要著重強調后期的質量管理工作，在多個方面實現統籌規劃，保證部署作業的合理性以及科學性。比如，對于建設安裝檢查作業而言，要檢查各個構件是否存在問題，保障其安裝作業的質量與成效不會遭受嚴重的影響。在此以外，針對鋼結構抗震性以及強度等方面展開科學合理地控制以及管理，還可以保障鋼結構建設作業的質量以及實際成效。因此，在當前的建筑項目開展施工作業的時候，建設企業應該把鋼結構建設作業的后期管理工作內容落實在實處。在此種情形下，才能夠提高工程項目整體建設作業的效果以及質量，讓有關人員主動投入到整個建設作業活動當中，真正提升他們的實際建設水平，這對建筑工程項目后期的順利竣工起著不可忽視的影響。

2.7注意鋼結構設計的適宜性

在進行鋼結構工程的設計中要注意設計方案是否可順利進行施工建設，在設計之初還要考慮到鋼結構工程使用單位的情況，到施工地點進行現場考察，保證對建筑鋼結構進行全面的考察分析，要對所有的考察資料進行統籌分析，為建筑鋼結構的精確設計提供有效幫助。

結束語：總的來說，在工程建設之中提升鋼結構穩定性，除了能夠確保人員安全之外，還能夠實現相應的設計要求，實現行業良性發展。在實際設計的時候必須要強化對穩定性與平衡性的考慮，并依照實際的構筑物要求去對方案進行調整，為行業發展帶來一定促進作用。

參考文獻：

[1]王國平.建筑工程中鋼結構設計的穩定性原則與設計要點分析[J].住宅與房地產，2019（18）：112.

[2]沈亞清.建筑工程項目中鋼結構設計中穩定性分析[J].居舍，2017（29）：47.