【摘要】本文以“建筑工程中鋼結構穩(wěn)定性設計的原則與對策”為主要研究對象,首先闡釋了建筑工程中鋼結構穩(wěn)定性設計的原則,然后從多個角度論述了具體的設計要領和關鍵點,以期能夠為相關工作人員提供一定的借鑒和啟示。 

  【關鍵詞】建筑工程;鋼結構;穩(wěn)定性設計;原則與對策 

  1、建筑工程中鋼結構穩(wěn)定性設計的基本原則 

  建筑工程中鋼結構穩(wěn)定性設計的基本原則,主要包括三個方面的內容: 

  1.1結構穩(wěn)定性原則 

  因為鋼結構比較特殊、結構比較復雜,故而相關的工藝設計和施工工藝存在較大難度,而伴隨設計工藝和信息技術的不斷發(fā)展,借助信息技術實現(xiàn)對鋼結構穩(wěn)定性和應力分布情況的檢測,已經十分常見,故設計過程中,必須多維度考量鋼結構的承載能力和承載效果。 

  一方面,要充分考慮到建筑本身施工環(huán)境、建筑使用過程中的荷載系數(shù)、水平層面的穩(wěn)定需求;另一方面,要考慮建筑使用區(qū)域的抗震系數(shù),保證鋼結構在使用過程中必要的抗震效果和抗震能力。因為鋼結構構件大多是應力比較集中的結構,故有必要提升其穩(wěn)定性和承載效果,實現(xiàn)對建筑鋼結構整體情況的優(yōu)化。 

  1.2協(xié)調性原則 

  如今,各行各業(yè)出現(xiàn)的建筑工程形態(tài)日趨復雜,尤其是不對稱設計頻率頗高,并慢慢成為一種潮流。所以,斜柱使用頻率越來越高,同類型的建筑也可謂隨處可見,其較之于一般的垂直構件,存在一定角度的傾斜,所以要想保證建筑物的穩(wěn)定性和安全性,就必須設計一定的剪力。 

  很多時候,設計師在進行鋼結構設計時,會出于簡便考量,直接將垂直構件表述為柱子,將斜柱表述為斜桿——這樣雖然不至于影響到建筑本身的穩(wěn)定性,但是一旦遇到需要調整剪力的情況,就會遭受一定程度的干擾。比如對于斜柱來說,因其具有水平受力的功能,同時垂直方向也需要荷載,一旦設計是忽略了這一部分內容,就有可能出現(xiàn)剪力的誤差,進而影響后續(xù)建筑結構的穩(wěn)定性。 

  鑒于此,設計師在進行具體設計的過程中,有必要結合建筑的實際情況,一旦發(fā)現(xiàn)有需要設計剪力的必要,就必須遵循相應的原則,進行具體的設計和調整,進而保證鋼結構的穩(wěn)定性。 

  1.3強柱弱梁原則 

  假設鋼結構設計具有時效性,質量較高,那么其在承載水平過大或者強力荷載,塑性鉸就有可能會出現(xiàn)在梁上,反之,就有可能出現(xiàn)在柱子上。秉承“強柱弱梁”的基本設計原則,可以提高鋼結構的抗壓能力,促使其自身的荷載能力得到進一步提升,以便快速恢復到較為正常的狀態(tài)。 

  目前鋼結構的穩(wěn)定性需要進行設計方面的計算和分析,確保塑性鉸能夠準確地呈現(xiàn)在梁上,而要想實現(xiàn)這一目標,就要保證設計時計算結構和實際構造完全一致,尤其是要注意鋼結構的抗震效果。 

  2、建筑工程中鋼結構穩(wěn)定性的分析方法 

  建筑工程中鋼結構穩(wěn)定性的分析方法是基于概率理論的極限狀態(tài)設計法,充分考慮到鋼結構的幾何非線性影響,規(guī)定了二階效應的系數(shù)選用。對于軸心受壓構件、受彎構件以及拉彎壓彎構件穩(wěn)定性的分析計算規(guī)范,多采用一階彈性分析法,具體要點如下: 

  2.1軸心受壓構件的穩(wěn)定性 

  軸心受壓構件如果不夠穩(wěn)定,多是因為在荷載作用下,軸心桿件的整體剛度不夠,所以軸心受壓構件的穩(wěn)定性分析要點,主要包括這樣幾部分: 

  首先,結合桿件支座以及支撐的具體情況,對其長度進行計算,然后根據(jù)計算結果選擇合適的構件斷面、尺寸,合理控制桿件的長短、粗細比例,確定壓桿的整體穩(wěn)定性系數(shù),以確保構件的穩(wěn)定; 

  其次,桿件之所以會出現(xiàn)局部出現(xiàn)穩(wěn)定的情況,主要是因為組成軸壓桿件的板件彎曲剛度不足,而在荷載作用下,板件出現(xiàn)翹曲變形而致使桿件局部失去穩(wěn)定性。所以要想改變這樣一種情況,就要選擇和是的桿件斷面,亦或者在桿件尚布置加勁肋,保障其穩(wěn)定性。 

  2.2受彎構件的穩(wěn)定性 

  受彎構件失去穩(wěn)定性,很大程度上是因為在實際工程設計的過程中,為了節(jié)約材料,讓受彎構件的界面的高和寬取較大的值,讓受彎構件的平面外抗彎剛度以及抗扭曲度較低,這樣就會導致受彎構件在荷載作用下,內部彎矩達到臨界值,受壓翼緣發(fā)生屈曲變形。鑒于此,受彎構件穩(wěn)定性的設計要點,包括這樣幾部分: 

  首先,控制構件受壓翼緣不過早,容易產生屈曲變形,其可以通過設置側向支撐的方式,來減少平面外的自由長度,或者通過加大構件截面寬度的方式,來提高截面模量,進而提高構件整體的穩(wěn)定性; 

  其次,受彎構件之所以會局部失去穩(wěn)定性,主要是因為構件的腹板與翼緣的寬厚比較大,荷載作用促使構件發(fā)生彎曲影響穩(wěn)定性,所以為了改變這一類情況,可以嘗試加大板件寬厚比或者布置加勁肋的構造措施的方式。 

  2.3壓彎、拉彎構件的整體穩(wěn)定性 

  壓彎、拉彎構件同時承受彎矩、軸壓力或者拉力的情況,屬于復合受力構件。相對而言,壓彎構件的穩(wěn)定性情況更為突出、也更為嚴重一些,主要包括單向壓彎和雙向壓彎兩種類型。在荷載的作用下,壓彎構件容易出現(xiàn)因為彎矩而導致的初始性完全變形,而且伴隨荷載的不斷加大,彎矩和軸壓力所產生的復合應力也會不斷加劇,導致構件的變形在達到峰值之后,徹底喪失穩(wěn)定性。所以為了避免類似情況,多會采用放大彎矩的方法進行計算。 

  3、建筑工程中鋼結構穩(wěn)定性的設計關鍵點 

  建筑工程中鋼結構穩(wěn)定性的設計關鍵點主要包括兩個方面的內容: 

  3.1鋼結構的抗震設計 

  加強和提升鋼結構間穩(wěn)定性關系,需要格外重視鋼結構的抗震構造。在針對鋼結構展開設計時,要確保屋頂框架與屋頂板之間的有效連接,利用二者之間的穩(wěn)定性,來增加鋼結構的抗震效果,進而提升建筑本身的安全性能。 

  另一方面,支撐的選擇形式及位置,決定了鋼結構的抗震強度,因此在進行抗震設計時,必須考慮到這些元素,盡可能降低這些元素對鋼結構抗震性能所產生的影響。 

  3.2強節(jié)點弱構件設計 

  結構構造需要考慮到連接承載水平,畢竟一旦連接損壞,梁和柱之間的連接會變得十分低效、而且結構同樣容易被損壞。而要想避免這類情況,需要注意的是: 

  首先,需要從梁端的設計內力開始操作,根據(jù)“強節(jié)點弱構件”的基本原則,進行調節(jié)和設計; 

  其次,應當采取必要的措施,來避免不良境況的出現(xiàn)。比如當光束的端部得到釋放時,框架構件就能夠顯示出塑性構造損壞以前的變形,其中地震能量存在的目的在于保障,如果采取節(jié)點加焊接蓋的方式,那么連接靈活性與整體輪廓束相比較,所面臨的承載力更大,若采用法蘭連接,那么其抗沖擊的性能,就必須滿足相應的要求和標準。 

  如今,中國的建筑行業(yè)也發(fā)展到一定水平,而相關的施工技術以及設計質量也在穩(wěn)步提升當中。鑒于如今我國建筑工程中鋼結構施工現(xiàn)場的具體情況,要采取合理有效的手段,對鋼結構的穩(wěn)定性設計展開優(yōu)化,確保未來建筑工程整體質量的提升。 

  參考文獻: 

  [1]李春.混凝土結構工程施工工藝存在的問題及對策[J].居業(yè),2015(22):103+105.