蔡濤濤

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建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性研究及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

蔡濤濤

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近年來，建筑行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展趨勢(shì)，建筑規(guī)模與數(shù)量與過去相比已經(jīng)不能同日而語。建筑工程的質(zhì)量與使用壽命也逐漸受到各方面的廣泛關(guān)注。鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用能夠保證工程的進(jìn)度與結(jié)構(gòu)性能，受到行業(yè)人士的青睞。但是，由于其對(duì)于保證工程整體穩(wěn)定性的重要作用，若質(zhì)量不完善也會(huì)給工程造成顯著的影響，對(duì)其設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析具有一定的必要性。

建筑工程；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；穩(wěn)定性；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本文首先對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行概述，然后對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，指出其計(jì)算方式與存在的有關(guān)問題，以便設(shè)計(jì)方案具有一定的科學(xué)性與針對(duì)性，保證鋼結(jié)構(gòu)具有合格的穩(wěn)定性，使整體建筑結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步優(yōu)化，保證建筑工程的質(zhì)量安全。

1.鋼結(jié)構(gòu)概述

鋼結(jié)構(gòu)，顧名思義，主要成為為鋼材，是建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用比較廣泛的類型。在對(duì)其進(jìn)行運(yùn)用的實(shí)際施工中，由于鋼材整體上剛性、強(qiáng)度、變形能力具有明顯優(yōu)勢(shì)，所以在超重型、大跨度建筑中有著比較普遍的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)工作原理與工程力學(xué)相契合，材料具有較高的韌性，在變形中對(duì)動(dòng)力荷載具有一定的承受能力。在建筑工程中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)作為建筑結(jié)構(gòu)能夠有效為工程進(jìn)度、工程質(zhì)量、工程效率提供有力保障。另外，鋼結(jié)構(gòu)能夠使機(jī)械化程度較高的生產(chǎn)項(xiàng)目更加密閉與精確。

2.建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性

2.1 穩(wěn)定性的計(jì)算方式

現(xiàn)階段對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行的計(jì)算方式為軸心壓桿方式，使用臨界壓力求解與折減系數(shù)。在計(jì)算過程中，能夠利用歐拉公式對(duì)臨界壓力進(jìn)行推導(dǎo)與演算，將結(jié)果運(yùn)用在對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行的計(jì)算之中。另外，將鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性特點(diǎn)作為依據(jù)對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析。限制穩(wěn)定性的原因很多，重點(diǎn)表現(xiàn)為杠桿與杠桿之間是否能夠達(dá)到穩(wěn)定性要求。鋼結(jié)構(gòu)是由眾多杠桿組成的，若其中某個(gè)杠桿出現(xiàn)超出正常范圍的變形或者穩(wěn)定性失常等現(xiàn)象，與這個(gè)杠桿進(jìn)行剛性連接的杠桿穩(wěn)定性就會(huì)被影響。

在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)彈性穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算時(shí)，不僅需要對(duì)上文中提到的分析特點(diǎn)加強(qiáng)重視，還要考慮到其它的影響因素。包括：鋼結(jié)構(gòu)中的柔性構(gòu)建。柔性構(gòu)件容易發(fā)生形變，對(duì)整體的穩(wěn)定性影響已經(jīng)達(dá)到不能忽視的程度；不能使用用力迭加方式，該方式與鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)性特點(diǎn)背道而馳，很大程度上影響計(jì)算結(jié)果。

2.2 穩(wěn)定性的分析方式

2.2.1 靜力法。該種方式的應(yīng)用原理是與已經(jīng)出現(xiàn)細(xì)小形變的結(jié)構(gòu)的受力條件進(jìn)行結(jié)合，將這些受力條件作為依據(jù)進(jìn)行相對(duì)平衡的微分方程的建立。然后使用該方程進(jìn)行變形構(gòu)件受力臨界相關(guān)負(fù)荷的精確計(jì)算。

2.2.2 動(dòng)力法。鋼結(jié)構(gòu)整體處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，如果被外界干擾，會(huì)引起整個(gè)體系的振動(dòng)，這種情況下使用該種方式能夠進(jìn)行準(zhǔn)確分析。鋼結(jié)構(gòu)承受的荷載能夠顯著影響其整體的穩(wěn)定性，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)受到外力作用發(fā)生形變或者振動(dòng)速度加快時(shí)這種影響尤為明顯。如果鋼結(jié)構(gòu)的荷載數(shù)值比極限值低時(shí)，加速度方向就會(huì)不同于鋼結(jié)構(gòu)變形方向。

2.2.3 能量法。該種方式適用于鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)具備使形變發(fā)生的有關(guān)受力條件情況。在鋼結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)相對(duì)平衡時(shí)能夠得出鋼結(jié)構(gòu)總體勢(shì)能。

3.建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 荷載設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過程中，要將對(duì)稱結(jié)構(gòu)作為主要結(jié)構(gòu)，盡量保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，為剛度連貫性并且保持穩(wěn)定的變化提供保障。將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為L(zhǎng)、T兩種形態(tài)能夠?qū)摻Y(jié)構(gòu)作用發(fā)揮出來；將鋼結(jié)構(gòu)布置在結(jié)構(gòu)外圍，能夠在很大程度上提升整體結(jié)構(gòu)抵抗扭曲與變形的能力。為了保證鋼結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性，施工人員應(yīng)該嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)規(guī)范開展工作；在扭轉(zhuǎn)上，設(shè)計(jì)師要重視影響水平承載力的多種問題。

3.2 防火設(shè)計(jì)

即為選用耐火的材料與防火涂料。在實(shí)際工程中，防火設(shè)計(jì)的依據(jù)為項(xiàng)目的防火等級(jí)、種類、具體情況。選用防火涂料的要求為：厚度達(dá)標(biāo)、黏結(jié)強(qiáng)度大于0.05兆帕斯卡。另外在其外部需要涂抹硬度較強(qiáng)的防火材料。在鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行防火材料的填涂，能夠提高該位置防火性能，保證整體防火系數(shù)。對(duì)于鋼材的選擇，要使用耐火型材料。若不能達(dá)到防火標(biāo)準(zhǔn)，能夠使用薄型耐火材料。進(jìn)行吊頂設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)壓型板材進(jìn)行防火、防銹處理。

3.3 防腐設(shè)計(jì)

包括電化學(xué)、化學(xué)腐蝕兩種類型。腐蝕會(huì)造成鋼材強(qiáng)度降低，使用周期縮短。所以，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，防腐工作是不能忽略的重要環(huán)節(jié)。一般情況下，采用在鋼材表層涂抹防銹漆的方式，能夠在一定程度上保護(hù)鋼材免受腐蝕。為了保證工程的經(jīng)濟(jì)效益與施工進(jìn)度，在進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對(duì)保養(yǎng)、后期維修保護(hù)等情況進(jìn)行分析，選擇合適的涂裝方式。在設(shè)計(jì)中應(yīng)該對(duì)鋼材的腐蝕等級(jí)進(jìn)行充分市場(chǎng)調(diào)查，根據(jù)工程所處地域與實(shí)際情況，制定科學(xué)、適用的防腐措施，保證工程的使用壽命與性能。

3.4 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

為了保證建筑工程具有良好的穩(wěn)定性，需要進(jìn)一步加強(qiáng)鋼材質(zhì)量的檢查與測(cè)試。在實(shí)際工作中，將設(shè)計(jì)方案作為參考，分析鋼結(jié)構(gòu)整體的框架，對(duì)臨界值進(jìn)行確定。在對(duì)彈性穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算的過程中，需要重視結(jié)構(gòu)的整體性與其它特點(diǎn)。例如二階分析，該種分析對(duì)于柔性構(gòu)件而言，具有十分重要的作用，由于柔性構(gòu)件容易受力產(chǎn)生形變，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響比較大，再如迭加原理，只能在應(yīng)力問題上應(yīng)用，不適用于彈性計(jì)算。

4.結(jié)語

建筑行業(yè)與建筑技術(shù)的發(fā)展，使得鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被廣泛認(rèn)可。為了保證其作用的發(fā)揮，需要嚴(yán)格設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)工作。在設(shè)計(jì)中，對(duì)工程實(shí)際情況進(jìn)行充分分析，采用科學(xué)實(shí)用的計(jì)算與分析方式，保證鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定時(shí)，要依照相關(guān)工程標(biāo)準(zhǔn)與工程所處的區(qū)域環(huán)境特點(diǎn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行充分研究，保護(hù)設(shè)計(jì)方案與工程要求相適應(yīng)。

[1]趙金梅.建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究[J].工程技術(shù)：全文版，2016(12)：00013-00013.

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[3]唐榆峰.淺談建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].工程技術(shù)：全文版，2016(6)：00037-00037.

[4]馬菲菲.建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析[J].工程技術(shù)：全文版，2016(11)：00029-00029.