建筑工程中钢结构设计的稳定性探讨

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  摘 要:稳定性是建筑工程中钢结构设计的重要环节,其对于建筑结构的整体安全性和可靠性有着决定性的作用,而且对建筑结构的质量也有着重要的影响。随着我国社会经济的发展,建筑行业也得到了极大的发展,城市建筑逐渐增多,为保障建筑的质量和安全性,就要求建筑设计者们更新观念,运用新的方式方法,加强钢结构设计的稳定性,以推进建筑行业的蓬勃发展。
  关键词:建筑工程;结构设计;钢结构;稳定性
  随着城市化建设进程的加快,城市建筑逐渐增多。科学技术的飞速发展,使得建筑工程中钢结构的设计方法发生了变化。现今,钢结构被广泛应用于建筑工程中,使得钢结构的设计日趋系统化、科学化、合理化。钢结构不同于以往的建筑材料,其能够有效节省资源,避免资源浪费,达到节能减排的目的。但是在目前的建筑工程中,钢结构设计还存在诸多的问题,如果不及时加以解决,就会导致钢结构失去稳定性,严重的会造成人员伤亡。因此,要严格把控钢结构的稳定性,在设计中,要对钢结构的稳定性有足够重视,以保障人员的安全。
  1 建筑工程中钢结构稳定性的设计特点
  1.1 钢结构的多样性
  钢结构的稳定性受到钢结构各方面设计的影响,可以说钢结构各方面的设计决定了钢结构的稳定性,所以要对钢结构设计的各个环节进行充分的思考,尤其是钢结构中有关的受压部位,在对其进行设计时,要充分考虑到钢结构的稳定性。某些建筑工程的钢结构由于受到结构变形的影响,使得其承受到一定的压力,从而导致钢结构失去稳定性。
  1.2 钢结构的整體性
  钢结构是由多种部件组合而成,其是一个有机的组合整体。如果其中一个部件出现问题或者是变形,那么就会使得其他的部件产生连带反应,从而使得钢结构整体失去稳定性。
  1.3 失稳与整体刚度
  由于钢结构的稳定承载能力主要与它的刚度有着密切联系,而钢结构是否具有较好的刚度取决于它的整体构成。因此,稳定是关于结构整体的重要问题。由于钢结构的各个组成部分能够保证稳定性对于整个结构整体产生影响,因此在实际生活中,具体进行稳定问题处理时,要坚持整体观点。钢结构内部构建出现了细部的变形,也会对整个内力的分布带来影响,从而使局部发生弱化,而受到弱化的局部又反过来影响整体的承载能力。
  2 建筑工程中钢结构稳定性的设计原则
  在建筑工程中,钢结构的设计要具有稳定性,才能够保证整体建筑结构的整体安全,因此要确保钢结构设计中各部件的稳定性,以确保钢结构设计的整体稳定性。
  2.1 确保各个组成部分以及整个体系
  就我国目前的建筑工程特点来说,钢结构的优劣决定了建筑工程质量的优劣,也决定了建筑的安全与否。而钢结构的稳定与否决定了钢结构的优劣,所以,在进行钢结构设计中,要严格把控钢结构的稳定性,确保钢结构不会出现失稳现象。
  钢结构的前期设计具有一定的复杂性,这就需要设计者们利用先进的技术设备以及专业的数据分析,对钢结构的各项技术指标进行严格的检测。钢结构在通过详细的质检后,方可投入使用。而具体的技术参数指标包括水平荷载系数、抗震强度系数和结构的阻尼比等。以水平荷载为例,建筑工程在理想的施工环境之下,只有确保竖向荷载为零,水平荷载才能够为零。但是在实际施工中,荷载的程度会有所不同,尤其是风荷载,会对建筑的水平方向的稳定性带来一定的影响。
  2.2 剪力调整问题
  我国目前的建筑物在设计上越来越复杂。一些建筑以不对称为设计主流,在建筑设计中通常运用斜柱来进行建筑建设。其与垂直部件相比,棱角更分明,更具有倾斜度,因此,对于建筑构建的剪力要求也有所提高。在我国建筑工程钢结构设计中,设计者们为了方便,直接将垂直构件作为柱子,将斜柱作为斜杆,虽然这有一定的不合理性,但是对于建筑的整体结构稳定性的影响并不大。然而如果要进行框架柱的剪力调整,就会有严重的影响。建筑的水平方向和竖直方向都需要有支撑柱,如果将斜柱作为水平方向的支撑柱子,那么就会使得竖直方向缺乏支撑力度,这样就会使得剪力的计算出现误差,使得钢结构稳定性变差。
  2.3 强柱弱梁的设计
  在进行钢结构具体设计时,要考虑到梁和柱之间的整体性。通过合理的钢结构设计,使得钢结构具有较强的承受力,在遇到强震或者是水平荷载较大时,梁可以承受大部分的压力,而减少柱子的承受力,这样可以保障建筑在遇到强震和重大压力的时候不致于瞬间就垮塌。梁的设计要具有强大的抗压性,能够较容易的恢复到原始的形态,这样能够极大的减轻压力,保障钢结构的稳定性。
  3 建筑工程中钢结构稳定性的分析方法
  3.1 静力法
  所谓静力法就是结合已经产生了微小的变形后的一些结构受力的条件,依据这些条件来建立较为平衡的微分的方程。从这些方程里来具体的计算出临界的相关荷载。在具体实际应用中,若构建相关的平衡微分方程,需要遵守下面的设定:构件应该为截面的直杆,其压力要始终遵循之前的轴线进行作用。
  3.2 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。
  4 建筑工程中钢结构稳定性的计算方法
  4.1 失稳与整体刚度
  现在的规范里,比较通用的是轴心压杆稳定计算方法,其主要采用是临界压力求解法与折减系数方法。其中,临界压力是由欧拉公式给出。
  4.2 整体分析其稳定性
  钢结构的整体稳定性主要受制于杆件是否可以确保稳定性以及杆件之间能否保证一定的稳定性,因此必须要从整体来对其稳定性分析着手。钢结构主要通过各个杆件来构成一个统一的整体,因此当遇到一个杆件出现失稳以及变形之后,势必也会对其它杆件的稳定造成影响。
  4.3 稳定计算的其他特点
  在弹性稳定计算中,还有一些别的特点需要得到重视。一方面是二阶分析,对于柔性构件而言,这种分析特别重要。这是由于柔性构件大量的变形导致钢结构内部出现不可忽略的变化,对其造成较大的影响;另一方面,不能利用力迭加的相关原理来计算钢结构稳定性。
  结束语
  总的来说,社会经济的迅猛发展带动了建筑行业的前行,同时对于建筑工程本身结构设计的安全性能提出了更高的要求。建筑工程中钢结构的稳定性设计对于建筑整体的安全稳定性能起到支撑性的重要作用,与人民群众的生命安全和建筑工程的经济收益有着紧密的关联,因此需要建筑工程设计人员给予足够的重视。
  参考文献
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  作者简介:富裕鑫,身份证:210521198707264371。
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