建筑钢结构设计中稳定性的设计方法研究

建筑钢结构设计中稳定性的设计方法研究

胡晋 ,孟治霖

中国联合工程有限公司， 浙江省杭州市 310000

摘要：随着改革开放程度的不断增加，我国居民的生产生活水平得到了前所未有的改善，居民对新鲜事物的好奇感以及购买能力得到了相应提高。在建筑工程中科学、合理地应用钢结构，不仅能促进建筑行业的长足发展，还有利于提高我国其他行业的经济效益，因此，相关建筑工程单位，必须充分掌握钢结构建筑施工的技术要点。

关键词：建筑；钢结构；设计；稳定性

引言

在进行建筑结构设计的过程中，需要对钢结构方案进行合理的评判与对比，这对于提高建筑的质量有着重要的作用，钢结构的应用也为建筑结构设计带来了很多新的思路。应用钢结构进行施工，还能减少对于能源资源的消耗，是与绿色设计的理念相符的，对于建筑施工质量与效益的提升都有着积极的作用。

1建筑钢结构的优点

建筑结构的优化设计，在满足业主各项使用功能要求前提下，结合实际工程特点，促使房屋结构的布局更具均衡性，追求结构设计技术经济指标更具优越性的过程。第一，相较于钢筋混凝土结构，建筑的钢结构具有更好的性质，不仅强度高而且自重轻，可以有效节约原材料和房屋建筑施工的使用面积，尤其是在建造同等高度的房屋时，钢架结构要比混凝土结构的重量轻很多，而且稳固性更好。第二，钢结构具有良好的塑性和韧性，在受到作用力的时候也能保持结构的稳定，即使是受到地震的动荡，也不会在内部轻易变形。第三，钢材料能够将建筑内部的作用力进行均匀的分配，提高整体的承重能力、抗压能力和防震性能，这样就大大提高了房屋建筑的安全性，延长了使用寿命。

2建筑钢结构设计中稳定性的设计方法

2.1材料的到场检测

当前的工程设计项目一般都是针对楼层比较高的建筑施工，在建造过程中所需要消耗的钢材也更多，建筑工程的整体质量越来越依靠钢材料与结构的稳定性。因此，在正式开工之前，必须由专业人士进行钢材和焊接材料的采购，严格遵守房屋建筑施工方案的需要，并对钢材厂的相关企业资质进行核查，做好充分核查以确保钢材质量。施工建设单位必须加强对进场钢材的严格规范检测，要确保所有施工钢材料的质量合格，保证整体性能可以满足建筑工程的建设需要，避免有瑕疵的钢材料进入工程施工现场。在钢材经过质检后，施工材料管理人员还应根据材料的型号、规格以及在建造中的应用顺序进行摆放。此外，还要注意钢材的防腐蚀问题，高度重视材料的储存管理，避免存放库房存在积水和潮湿的情况，并做好防雨防潮的相应措施。

2.2稳定性设计要点

（1）结构选型。为了提高建筑钢结构的稳定性，在选择结构类型的时候，需要考虑下面几个原则，首先，在钢结构平面上要尽量做到对称、规整，并且比较简单，而且要尽可能使刚度和质量的中心重合到一起，这样在遇到地震时，可以防止结构出现扭转效应，保证结构的安全性。其次，尽量不要使用角部重叠或者是细腰型的钢结构，也不能使用内凹、外凸型的，设置的钢结构构件必须是上下贯通的，钢结构底部一般采用L型、T型以及U型几种结构，这样可以减轻自然灾害带来的影响，使结构更加的稳定。（2）防腐设计。降雨、日照或者是大雾，对于钢结构也会产生影响，会导致其受到腐蚀，降低结构的稳定性。对于建筑钢结构来说，比较常见的情况就是电化学腐蚀。为了应对腐蚀情况，需要根据地区的实际环境条件为钢结构设置相应的抗腐蚀性表面涂料，确保其在高温、高湿环境下也可以有良好的耐腐蚀性。（3）构件设计。对于钢结构来说，构件设计对其稳定性的影响是很大的。首先应用的型钢材料必须符合钢结构设计标准的要求，同时还能够满足建筑钢结构在节点连接上的需要。其次，在对构件进行安装的时候，要确保其整个结构都是平衡的，这样结构的力学传导以及扩散性才会比较好。最后，要合理的运用二阶法，使得柔性结构也能有足够的稳定性，就算有了一定的形变，对于结构的影响也可控制在可以接受的范围内，而不会对结构安全产生过大影响。（4）加固设计。首先，需要加固构件的截面，在进行设计的时候，可以一个杆件受弯设计成多个受弯，分散集中载荷，这样就可以对钢结构顶部的支撑力进行调整。对于支座和筒支进行连接的位置使用钢结构，并通过撑杆来进行支撑，同时还要对钢结构的连续结构位置进行一定的调整，确保预应力拉杆可以为结构提供界面内力。其次，要加固节点部位。需要对钢结构的受力情况，施工的条件以及要求等进行分析，通过焊接铆钉或者是螺栓的方式来加固衔接位置，有必要的话也可以进行混合连接，将高强螺栓的优势体现出来。就比如说珠港澳大桥，它的钢结构E39与E30就是通过楔形结构连接起来的，大桥的底板、顶板以及界面的宽度与高度依次是9.6m、12m、37.95m和11.4m，使用的结构是对称型的，为倒直角体形，钢结构的形式是“三明治”形，这是一种新型的，能够保证建筑钢结构稳定性的设计思路。（5）防火设计。建筑钢结构缺少耐火性，一旦环境温度超过540℃，钢结构负载能力就会快速的降低，结构也会失去平衡稳定性。所以对于钢结构防火设计，首先就是要使用具有良好防火性能的涂料，有比较高的粘性，要有很厚的涂层，使其具有良好的阻燃性，也就能够赋予钢结构更强的防火性能。其次，在施工的过程中，可以采用防火板来保护钢结构，对钢结构进行包敷保护，提高钢结构的防火性能。

2.3钢结构构件焊接

在构建建筑的钢材结构时，施工技术人员一般都会选焊接的方式，气体保护焊接和电渣焊接是当前比较常用的焊接技术。在以往的钢材的焊接中通常采用一氧化碳气体作为保护缓冲层，但焊接效果难遂人意。随着相关技术的发展与升级，化学材料的创新和应用，现阶段的焊接操作都选择手工辅助气体，在保证施工技术与工艺标准的基础上，可以明显降低以往设备使用时的整体难度，并能够结合不同条件下的焊接需要，对钢架结构的不同位置进行精准和高质量焊接操作。但就高层建筑的钢结构的焊接施工而言，单一的手工焊接还存在一定的局限性和弊端，离标准的施工技术水准还有一些差距，效率和质量也有待提高，因此，针对较高楼层建筑钢结构的焊接操作，还需要采取焊缝打底。另外，考虑到钢材表面的裂纹和气孔对焊接操作质量的影响，焊接技术人员要特别注意保持焊接表面的光滑平整，还要规划科学合理的焊接作业进度，确保在规定时间内有条不紊、按部就班地开展钢结构焊接操作，以确保整体建筑钢结构的稳固性。

结语

钢结构的优点在于其良好的结构强度，自身的重量也较轻，但对稳定性的设计要求较高，对于稳定性设计，通过对长细比的判断，还有对阻尼系数的分析，综合的应用各种不同的设计方法来进行设计，将钢结构的优势充分发挥出来，可有利于实现建筑工业技术的集成化和产业化。可以有效降低碳排放，环保性能更好。另外，钢结构还有钢材容易拆除，可回收的优点，提高了材料的重复利用率。

参考文献

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