建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)分析范文

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摘要:在世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的背景下我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平也在以驚人的速度在不斷的提升，隨之我國(guó)的各個(gè)行業(yè)也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展和創(chuàng)新，其中建筑行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展尤為明顯。在建筑行業(yè)中建筑鋼結(jié)構(gòu)憑借其優(yōu)越性而被廣泛使用，但是近年來(lái)安全事故多發(fā)的原因卻是因?yàn)榻ㄖ摻Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不強(qiáng)的問(wèn)題。建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)影響建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，因此本文在介紹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)之上分析了建筑項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)存在的缺陷和對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞:建筑鋼結(jié)構(gòu);穩(wěn)定性;設(shè)計(jì)

1建筑鋼結(jié)構(gòu)

1．1鋼結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)勢(shì)

鋼結(jié)構(gòu)主要具備著以下三種優(yōu)勢(shì):

①跨度或者荷載較大的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)廣泛地使用鋼材是因?yàn)樗妮^高的強(qiáng)度。它們能夠有著更強(qiáng)的適應(yīng)性往往是采用了擁有了良好的塑性和韌性的鋼材，它們往往不會(huì)因?yàn)槌d而擔(dān)心斷裂了。鋼結(jié)構(gòu)還擁有著良好的抗震性，這是吸能能力和延性的良好決定的;

②鋼材的內(nèi)部組織呈現(xiàn)出來(lái)的幾乎是各向同性。鋼材幾乎是具備著完全彈性的，當(dāng)它們處在一定的應(yīng)力幅度。當(dāng)工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果展示出來(lái)的時(shí)候，我們不難發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況和這個(gè)結(jié)果幾乎是相一致的。那么設(shè)計(jì)施工的準(zhǔn)確度就有了保證，除了彈性之外，還主要是材質(zhì)在冶煉過(guò)程中的變化和波動(dòng)的范圍是很小的;

③鋼結(jié)構(gòu)所使用的材料是比較單數(shù)的，因此在制造的過(guò)程中就不會(huì)很復(fù)雜。事實(shí)上，混凝與的強(qiáng)度和密度的比值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼材的比值的。想要在同樣的跨度內(nèi)實(shí)現(xiàn)相同的荷載，混凝土屋架的三分之一到四分之一之間重量就是鋼材替代混凝土所使用的重量，那么在吊裝和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中就不會(huì)有較大的壓力。

1．2鋼結(jié)構(gòu)在建筑上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

鋼結(jié)構(gòu)擁有著磚混結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)在建筑上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，這主要和上文所描述的它獨(dú)特的特征決定的。鋼結(jié)構(gòu)的較輕的自重，良好的延性使得建筑物擁有著良好的抗震性，這是因?yàn)榈卣鹆π?yīng)在建筑質(zhì)量較小的情況下會(huì)變得相應(yīng)小一些，地震效應(yīng)還會(huì)因?yàn)檠有缘牧己眯砸欢ǔ潭壬鲜盏骄彌_。除此之外，在傳統(tǒng)的建造中想要建造較大開(kāi)間就需要較為大跨度和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而如今有了輕質(zhì)高強(qiáng)的鋼結(jié)構(gòu)，在創(chuàng)造開(kāi)放式住宅的時(shí)候就更為方便了。在地域應(yīng)用方面，鋼結(jié)構(gòu)建筑表現(xiàn)出來(lái)了其他結(jié)構(gòu)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。在西部地區(qū)，那里的冬天時(shí)間較長(zhǎng)，因此在建筑施工的時(shí)候就特別困難，想要加快施工速度和提高施工質(zhì)量就可以使用鋼結(jié)構(gòu)，除此之外，它還能夠杜絕了因?yàn)榈蜏貛?lái)的不必要的麻煩。在北方地區(qū)冬季室內(nèi)采暖所需要的時(shí)間是比較長(zhǎng)的，因此外墻的保溫性能就必須要良好。鋼結(jié)構(gòu)就能很好地滿足用戶這一方面的居住需求。

1．3鋼結(jié)構(gòu)的不足

我們不難發(fā)現(xiàn)，生活的各個(gè)方面都能看到鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的身影，住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展進(jìn)程也因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)住宅的產(chǎn)生而加快了步伐，它給社會(huì)帶來(lái)了良好的綜合效益。但是，它也存在著一些缺陷。鋼材的腐蝕性較差，嚴(yán)格防護(hù)需要花費(fèi)較多的費(fèi)用和人力。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)還需要有隔熱層的保護(hù)，(處在150攝氏度的環(huán)境之中)盡管它有一定的耐熱性。

2建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

2．1鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性概念

與鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度概念不同，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是圍繞著“變形”問(wèn)題而展開(kāi)的。不穩(wěn)定的狀態(tài)出現(xiàn)在了構(gòu)件所受外部荷載和結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力之間。如何找出不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)是很重要的，這主要是因?yàn)橐坏┱页隽似胶鉅顟B(tài)就能夠避免不斷增長(zhǎng)的變形導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)強(qiáng)度和穩(wěn)定之間的關(guān)系進(jìn)行清楚地辨別，同時(shí)對(duì)引起破壞發(fā)生的根本原因進(jìn)行剖析也是及其重要的。

2．2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)鋼結(jié)構(gòu)布置必須從體系和各組成部分的穩(wěn)定性要求整體考慮。按照平面體系設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)，保證平面外失穩(wěn)不會(huì)出現(xiàn)在平面結(jié)構(gòu)上，平面穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)當(dāng)和結(jié)構(gòu)布置相統(tǒng)一。

(2)實(shí)用計(jì)算方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖和結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖保持一致。通常我們會(huì)省略對(duì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架穩(wěn)定的分析，只是去計(jì)算它，計(jì)算的常用方法和穩(wěn)定參數(shù)都是假設(shè)得到的，因此只有在多有的條件都符合的時(shí)候設(shè)計(jì)者才能夠應(yīng)用。

3建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題

3．1鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)

在通常情況下，鋼結(jié)構(gòu)住宅的建造不能超過(guò)十二層。結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅抗震性產(chǎn)生一定程的影響。不規(guī)則布置在不穩(wěn)定的地質(zhì)活動(dòng)中遭受到損壞。

3．2鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)

眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)處于腐蝕生銹的情況下會(huì)帶來(lái)許多的害處，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承載能力因?yàn)槭艿搅烁g的侵害變形或者斷裂就會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生。然而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的因素有很多。長(zhǎng)期暴露在濕度較大的環(huán)境中，就會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕;鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕還會(huì)在一些化學(xué)物質(zhì)中(酸)等之中腐蝕的速度加快了。除了自然因素之外，人為因素也會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕例如將鋼架和墻體的距離控制的太近，對(duì)涂料的質(zhì)量和涂料的厚度的控制不夠也會(huì)造成腐蝕。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐工作。對(duì)于預(yù)防鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，我們可以采用防腐涂料。對(duì)防腐涂料的選擇上也要格外的小心，注意其年限和保光保色性。鋼材是鋼結(jié)構(gòu)的主體材料，因此鋼材和鏈接材料的選擇上顯得尤為重要。在鋼材的選擇上，那些高質(zhì)量且承重結(jié)構(gòu)良好的鋼材往往會(huì)滿足抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的含量。除此之外，應(yīng)該注意到的是不同的鋼材質(zhì)量等級(jí)被應(yīng)用在了不同的工作溫度下的焊接和非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材上了。鋼材的一個(gè)安全隱患就是裂縫。質(zhì)量較差的焊接，原始的裂縫在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中的運(yùn)動(dòng)貝加大了;一些雜質(zhì)因子(氣體和油污)等會(huì)使得焊接過(guò)程中氣孔的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。這兩種情形都會(huì)造成焊縫裂紋的產(chǎn)生。因此，對(duì)與焊縫的檢驗(yàn)力度的加強(qiáng)對(duì)于質(zhì)檢人員來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。對(duì)于焊接的工作人員，在工作之前清理焊接部位和按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行操作。對(duì)于運(yùn)輸人員來(lái)說(shuō)，盡可能地使得鋼材不會(huì)發(fā)生較大的變形，使受力均勻一些。

3．3鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)

(1)借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)軟件的發(fā)展。在計(jì)算機(jī)的幫助下，目前的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平面內(nèi)強(qiáng)度以及整體的穩(wěn)定就能夠倍計(jì)算出來(lái)了。無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是構(gòu)件的平面外強(qiáng)度和穩(wěn)定的性能，設(shè)計(jì)者都應(yīng)該對(duì)此進(jìn)行計(jì)算分析和設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，設(shè)計(jì)者想要使得效率提高就可以分解整個(gè)結(jié)構(gòu)。根據(jù)標(biāo)高分解使得它們簡(jiǎn)化成了多個(gè)布置形式的結(jié)構(gòu)體系，在這種情況之下九尾設(shè)計(jì)者計(jì)算強(qiáng)度和穩(wěn)定提供了便利。

(2)受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定。對(duì)板件的寬厚之比進(jìn)行控制和限制能夠很好地避免在構(gòu)件整體失效前屈曲的現(xiàn)象的發(fā)生。除此之外，如果想要利用板件屈曲后強(qiáng)度來(lái)讓構(gòu)件的承載能力達(dá)到就需要讓板件在構(gòu)件整體失效之前屈曲。這兩種方式都可以實(shí)現(xiàn)受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定。

(3)軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定。無(wú)論是翼緣板自由外伸寬度和翼緣板自由外伸的厚度之間的比例進(jìn)行控制，還是對(duì)腹板計(jì)算高度和腹板的厚度的比例進(jìn)行控制都可以實(shí)現(xiàn)該局部的穩(wěn)定。如果是出現(xiàn)在了圓管截面上，就需要對(duì)圓管截面的外徑和壁厚的比例進(jìn)行控制和設(shè)置。

4結(jié)束語(yǔ)

在建筑工程中廣泛地應(yīng)用著鋼結(jié)構(gòu)，這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)息息相關(guān)的，主要表現(xiàn)在了它的較輕的自重、高強(qiáng)度和高工業(yè)化程度等。除此之外，更加重要的一個(gè)原因就是鋼結(jié)構(gòu)建筑是順應(yīng)了國(guó)家的戰(zhàn)略要求。不難發(fā)現(xiàn)，在對(duì)城市建設(shè)水平的提高方面，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此，我們應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的過(guò)程當(dāng)中需要全面綜合低考慮各方面的要素，材料的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的整體局部以及平面外的穩(wěn)定的加強(qiáng)和設(shè)計(jì)。在這種情況之下才能夠有效地避免了鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞的現(xiàn)象的發(fā)生，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展也會(huì)被極大的促進(jìn)。

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作者：張軼 單位：陜西燃?xì)饧瘓F(tuán)新能源發(fā)展有限公司