建筑工程中钢结构设计的稳定性分析

摘要：钢结构工程的成本比较低、抗震强度高等优势，然而钢结构稳定性等等问题也逐渐突出，本文在论述钢结构稳定性设计重要性的基础之上分析了如何进行稳定性设计。

关键词：建筑工程；钢结构；稳定性

中图分类号：TU198文献标识码： A

引言

改革开放之后，我国各行各业都发展迅速，建筑领域在国民经济发展中的地位陆续提高，就现阶段而言，工程建筑已经成为了社会发展的重要动力，保障工程结构的稳定性具有重要意义。目前钢结构建筑的应用越来越多，如何做好钢结构的稳定性分析，成为了钢结构设计中的主要问题，一旦钢结构稳定性分析出现偏差，将会为整个工程留下风险隐患，因此探讨钢结构稳定性分析十分必要。

1、钢结构稳定性设计的重要性

目前，在很多钢结构的建筑中都普遍存在钢结构稳定性差的问题，出现这样的问题主要是设计者没有把钢结构中的结构和材料的力学性能了解清楚，缺乏稳定性设计的相关概念，另外在施工的过程中也没有按照严格的施工规范，有的为了降低成本，偷工减料，关键部位没有保证施工的质量，最后导致钢结构出现失稳的现象，造成重大的经济损失和人员伤亡。为此做好建筑施工中的钢结构稳定性的设计是极为重要的，他不仅关乎工程的质量，也还关乎人们的生命安全，一旦出现钢结构失稳的现象，轻者使建筑中的某一个方面出现问题，重者则能够让整个工程全部倒塌和造成人员伤亡。现阶段，做好钢结构稳定性设计已经迫在眉睫，只有注意了稳定性设计存在问题，针对问题采取相应的措施，这样才能够更好的推动建筑中钢结构的进一步发展。

2、钢结构稳定性的影响因素及设计特点以及发展现状

2.1、影响因素

钢结构的稳定包括两方面:结构体系、构建本身。于是，在稳定性的影响因素方面也就出现了构建本身的因素和结构体系方面的因素。另外，因外界环境的影响，还存在一些不可预知的影响因素，如:存在随机影响上分析的偏差、采用梁―柱单元一品框架、只针对重要及危险部分进行分析，却没有从整体、局部的相互关联上考虑等等。因此，我们可以把钢结构稳定的影响因素划分为三大类:

2.1.1、构件本身因素:构建的计算长度、构建截面的特性。这里还包括了平面内与平面外两个方向。另外还要考虑所选用材料的应力及强度。

2.1.2、结构体系因素:指钢结构的支撑系统，如，钢屋架在上、下弦上的水平支撑及垂直支撑;钢柱的柱间支撑等。

2.1.3、随机因素：也就是稳定分析的偏差，进行钢结构分析时运用的条件假设、数字模型，由于样本的悠闲，在总结相关的物理量与几何量时出现不同程度的误差，这些因素都是随机的。

2.2、钢结构设计的发展现状

随着我国钢产量的不断增加，中国房地产业中对钢材料的使用政策经历了限制、节约、鼓励的发展历程，就目前来说，国家的鼓励政策对房地产业中钢材料的发展是一个良好的契机，根据市场调查，我国大多数城市的房地产业基本上都是用钢材料作为主要建筑材料的。此外，钢材料还具有环保的功能，钢材料的使用必将有着广阔的发展前景。

2.3、钢结构以其失稳的性质不同

可分为以下几类：

2.3.1、平衡分岔的稳定问题。如完善直杆轴心变压时的屈曲和平板中面受压时的屈曲属于这种情况。

2.3.2、无平衡分岔的稳定问题。

2.3.3、跳跃失稳。依据《钢结构设计规范》，钢结构稳定性须遵巡以下原则。钢构的结构布置应考虑整体体系设计，局部细化，以达到钢结构稳定性的设计要求就目前钢结构设计来说，主要是以三维设计为主，加以平面体系辅助设计。保证平面结构不出现平面处失稳，必须从结构整体体系布置来完善，加以局部细化，辟如增加一定的支撑构件以加强稳定性。平面稳定设计计算应与结构布置完全一致，否则稳定性效果不好。

试用计算的结构模型必须与实用计算方法所依据的模型一致。当设计单层或多层框架结构时，通常不做框架稳定分析而只作框架柱的稳定计算。运用此种方法需使用的柱长度系数，应通过框架整体稳定分析得出，使柱稳定计算等效于框架稳定计算。

构件的稳定性计算应与钢结构的主要构造设计相一致。这二者相符合是钢结构设计中的重中之重。当涉及稳定性能时，在钢结构构造上要做特殊考虑。以保证钢构的稳定性。

3、建筑工程之中钢结构设计之中的稳定性分析

3.1、钢结构稳定性的具体分析方法

由于研究钢结构稳定性问题的分析均是在外荷载作用的前提下进行的，因此关于这种变形的研究应该与结构或者构件的失稳性保持同步，我们可以采用以下两种方法进行有效研究。

3.1.1、静力法

所谓的静力法，具体而言是指静力平衡方法，主要结合已经发生了微小变形之后的钢结构受力条件，从而建立平衡微分方程，之后再得出临界荷载。

3.1.2、动力法

这主要是因为处于平衡状态的结构体系，若在其上施加微小的干扰，从而使其发生振动，在这种条件下的结构变形以及振动的加速度都与结构荷载有着密切关系。当荷载低于稳定的极限荷载值时，则加速度同变形的方向相反。因此，当除去干扰后，会使运动达到静止，从而保证结构的平衡状态。临界的状态荷载主要为钢结构的屈曲荷载，在钢结构振动频率为零的前提下获得。

3.2、加强稳定性理论的研究

随着社会的不断发展，人们对于钢结构综合性能的要求越来越高，传统的稳定性设计理论已经无法满足人们对于钢结构稳定性的要求。因此，研发高稳定性、搞性能的新型钢结构稳定性设计理论显得非常必要。实践是以理论为基础的，科学的理论知识可以使实践达到意想不到的效果，因此，要不断地完善钢结构稳定性的设计理论。除此之外，施工简图必须根据结构计算简图来设计，而在此过程中涉及到大量的计算，某些设计人员经常会因为繁琐的数据而简化计算工作，从而使得计算结果与实际不相符合，施工件图和结构计算简图不能吻合。因此，在加强钢结构稳定性理论研究的同时，还要提高设计人员的素质，只有这样才能保证钢结构设计的稳定性。

3.3、重视局部稳定与整体稳定的关系

局部稳定与整体稳定之间有着重要关系，需要重视两者之间的关系，有些单位为了省事，只是根据以往的经验确定两者直接的安全系数，这样在进行相关问题的分析时，就会存在很大的误差，严重影响到设计结构的准确性，更不用说达到设计的目的，满足稳定性的要求，为此需要特别重视两者之间的关系。

3.4、建立完善的预张拉结构理论体系

预张拉结构的分析对于钢结构稳定性设计是极为重要的，是需要做好这方面的工作的。在进行预张拉结构的分析时，一定要有一套完善的预张拉结构理论体系，根据这个体系进行分析，最终得出准确的结果，为此需要建立一套完善的预张拉结构理论体系，确保钢结构稳定性设计的要求和目的。

3.5、规范竞标投标管理制度

要严厉打击恶意竞标的行为，采取法律途径对其规范，努力实现公平投标、自主报价、科学计算，营造公平的投标秩序和严格的评标程序。有些单位，只是追求利益的最大化，缺乏营造精品工程的意识，无形之中忽视了钢材料的稳定性，因此，通过制度来规范这些不良现象，确保建筑工程行业的有序发展就显得尤为重要。

4、结语

随着社会的进步，工程建筑的结构越来越复杂，建筑形式也来也多样，就目前来看，钢结构建筑的应用已经十分广泛，钢结构与其它结构存在很大差别，其稳定性分析也面临着更大的难度，一旦钢结构稳定性分析出现偏差，将会为整个工程留下风险隐患，可见做好钢结构设计，做好钢结构稳定性分析十分必要。本文结合工程实例，从总体设计、剪力调整、、强柱弱梁设计、节点连接刚度、静力分析及动力分析几方面出发，分析了钢结构设计中的稳定性分析，希望对相关工作有所帮助，未来钢结构的应用会更加普遍，钢结构稳定性分析技术也会更加完备，目前如果提高钢结构的稳定性，保证建筑物的质量安全，还需要我们继续探索。

参考文献

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