关于建筑工程钢结构设计要点的探讨

【摘要】建筑工程的快速发展，促使钢结构广泛应用于建筑工程中，然而钢结构设计的稳定性直接影响着钢结构建筑的整体质量，因此，本文对建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点进行了认真分析与探讨，希望能为所需者提供借鉴。

【关键词】钢结构设计；稳定性；设计要定

引言：

钢结构设计中的稳定性是影响钢结构工程安全和质量的重要因素之一。在实际设计中，设计人员应该明确结构构件的稳定性能，避免钢结构稳定性设计中出现的问题，要掌握钢结构稳定性设计的原则。根据工程的实际情况进行钢结构稳定性设计，避免在其使用过程中出现失稳现象，引发重大的安全事故。

1. 稳定性的设计原则

1.1 构件与细部构造稳定性

计算方法一致在钢结构设计中，要使构造设计与结构计算相匹配，以满足构件稳定性和设计结构细部构造的一致性。对传递弯矩和不传递弯矩的连接节点，应该分别给予足够的刚度和柔度；对桁架节点的设计也应尽量减少杆件偏心等，这些仅仅是设计构件细部构造。但是，当涉及到稳定性时，对细部构造就会有其他要求，比如简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求只是阻止位移和允许其在平面内转动，然而在处理梁整体的稳定性时，支座除了要满足上述要求外，还需要阻止梁绕纵轴扭转，允许梁在水平面内转动和梁端截面自动翘曲。

1.2 兼顾整体和组成部分稳定性的要求

目前，大部分钢结构设计都是以平面体系为出发点的，比如桁架设计和框架设计等。为了避免出现平面失稳问题，需要从钢结构的整体布局出发，设计有针对性的支撑构件，也就是说要使平面构件的结构布置与平面稳定计算保持一致。比如，在平面桁架组成的塔架中，要注意横隔设置和杆件之间的稳定性。

1.3 计算方法与结构简图一致

在设计单层和多层框架结构时，并不分析框架稳定性，而要计算框架柱的稳定性。采用这种方法计算框架柱稳定性时用到的计算长度系数，应该分析框架整体的稳定性，这样才能使最终框架稳定计算等效于柱稳定计算。此外，如果计算方法与结构简图不一致，就需要调整所使用的计算方法，以保证钢结构稳定性分析的要求。

2. 设计特点与重要性

2.1 结构整体稳定性在分析

钢结构设计中的稳定性时，必须要从钢结构的整体出发，考虑杆件的稳定性和结构整体的稳定性。

2.2 整体刚度与失稳问题

对钢结构设计中整体刚度和失稳问题来说，目前通用的规范计算方法是临界压力求解法和折减系数法，以此计算轴心压杆的稳定性。

2.3 弹性稳定分析

弹性稳定计算是钢结构设计稳定性中的重要内容之一，除了要考虑钢结构的整体性外，还要考虑以下两方面的因素：①要做二阶分析。这种分析在柔性构件上显得尤为重要，因为柔性构件的变形量会对结构内力产生重大影响。②要考虑应力问题的叠加原理。不能将这种原理应用在弹性稳定计算中，是因为弹性稳定计算不符合叠加原理的结构变形。

3. 设计中存在的问题

3.1 梁―柱稳定性设计

在网壳结构稳定性设计中，梁―柱单元理论已经成为了主要的设计方法，但是，梁―柱理论不能完全反映网壳结构的受力状态，比如轴力和弯矩的耦合效应等。梁―柱是整个钢结构稳定性设计中最基础的部分，所以，在钢结构稳定性设计中，要充分注意梁和柱的稳定性以及两者之间的力学效应。

3.2 整体稳定与局部稳定

在钢结构稳定性设计中，存在大跨度的钢结构的整体稳定性和局部稳定性计算不到位的情况。虽然它的稳定性计算借鉴了以往的经验来确定整体稳定性和局部稳定性之间的安全系数，但是，并没有结合具体的工程情况来计算一个较为科学的安全系数，所以，它不能真实反映整体稳定性与局部稳定性之间的关系，不能保证钢结构设计的稳定性。

4. 建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点

4.1 建筑工程中钢结构稳定设计的特点

建筑工程中钢结构稳定设计的特点主要表现为：第一，钢结构的多样性。建筑工程中钢结构设计方面的问题直接影响着钢结构的稳定性，特别是承荷载力大的钢结构部位，在进行这类钢结构部位设计时必须进行多方面的考虑，并对钢结构的稳定性进行认真分析、探究。第二，钢结构的整体性。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体，任何一个构件所具有的作用都是不容忽视的，若是当任意一个构件出现问题，例如失稳、变形等情况，那么必定会对其他构件造成影响，最终导致钢结构整体稳定性出现问题。

4.2 钢结构稳定性的计算方法

（1）整体刚度计算。在现行的钢结构计算规范中，通用的计算方法是轴心压杆稳定计算方法，其主要采用是折减系数方法和临界压力求解法。其中，临界压力由欧拉公式给出。

（2）整体稳定性分析。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体，其整体稳定性受各种构件的制约较大，各构件之间是否具有良好的稳定性，是确保钢结构整体稳定性的前提基础。所以，应对其整体稳定性进行分析。

（3）其他特点的稳定计算。钢结构的各种组成构件又能分为两大类，为弹性构件和柔性构件，因而，在进行钢结构稳定性时应重视这一特点。由于柔性构件容易发生变形，进而导致钢结构内部也发生变化，最终对钢结构整体稳定性产生严重的影响，所以，必须重视柔性构件的分析。

4.3 合理地运用梁―柱理论

梁―柱理论是当前钢结构稳定性设计中最基础的理论，也是最重要的理论。在钢结构设计中，要实际考察钢结构工程的场地、材料、设计方案等相关事项，合理地运用梁―柱理论分析钢结构设计中细部构造和构件之间的稳定性、整体结构和组成部分之间的稳定性等，达到提高钢结构设计稳定性的目的。

5 结语：

总之，随着经济的快速发展，钢结构在工程中的应用越来越广泛。在很多钢结构建筑中，普遍存在钢结构稳定性差的问题，这不仅会使建筑工程存在巨大的安全隐患，还会造成重大的经济损失和人员伤亡，所以，钢结构的稳定性设计在建筑工程中是非常重要的。而钢结构稳定性差的问题是由多方面原因造成的，比如设计人员经验不足、对钢结构和构件性能的了解不充分和缺乏对钢结构工程中稳定性的专业认识等。

参考文献：

[1] 赵雪仰，郭杰，刘敏，等. 钢结构稳定性设计[J]. 科技信息，2012（29）.

[2] 董晨涛. 浅谈钢结构稳定性设计[J]. 建筑工程技术与设计，2014（21）.