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)

陳海洋

摘要：鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為高層建筑建設(shè)作業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的施工技術(shù)之一，不僅能夠確保建筑物具備更大的強(qiáng)度與抗震能力，同時(shí)能夠更深層次的提升高層建筑物的穩(wěn)固性能與安全性能，從而為人民群眾帶來更加牢靠的居住、生活、工作場(chǎng)所。本文圍繞鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在高層建筑中的實(shí)際應(yīng)用策略展開分析，能夠進(jìn)一步將施工的耗費(fèi)時(shí)長(zhǎng)縮短，降低施工成本的大量投入，實(shí)現(xiàn)高層建筑工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)、穩(wěn)健發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑工程、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言：隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)由于其諸多優(yōu)點(diǎn)使用愈發(fā)廣泛，但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中必須高度重視鋼結(jié)構(gòu)體系本身存在的缺陷，這些缺陷與建筑質(zhì)量直接相關(guān)。因此，在建筑行業(yè)的發(fā)展中，設(shè)計(jì)師需加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)注和研究。一方面，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)者必須加強(qiáng)對(duì)專業(yè)技能的研究，不斷提高設(shè)計(jì)水平和能力;另一方面，應(yīng)從建筑方案、建筑材料、施工質(zhì)量等諸多方面做好把關(guān)，提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量安全和項(xiàng)目落地性。

1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)原則

強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性是三個(gè)不同的概念，強(qiáng)度表示結(jié)構(gòu)中的材料能夠承受的最大應(yīng)力，剛度表示其抵抗變形的能力，失穩(wěn)表示結(jié)構(gòu)不再能夠保持原來的平衡狀態(tài)繼續(xù)承受附加荷載（雖然此時(shí)最大應(yīng)力達(dá)不到材料的屈服強(qiáng)度）。強(qiáng)度和穩(wěn)定性代表結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)，即結(jié)構(gòu)不再有繼續(xù)承受荷載、抵抗進(jìn)一步變形的能力，剛度到了零的狀態(tài)。因此剛度這一概念對(duì)于描述結(jié)構(gòu)的狀態(tài)更為重要，剛度是結(jié)構(gòu)居第一位的性質(zhì)。借助剛度概念，強(qiáng)度和穩(wěn)定性的概念可以統(tǒng)一。

為了更好的保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)中構(gòu)件的穩(wěn)定性，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)必須遵守以下三項(xiàng)原則。

1.1結(jié)構(gòu)整體布置必須考慮整個(gè)體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求

目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來設(shè)計(jì)的，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來解決，亦即設(shè)計(jì)必要的支撐構(gòu)件。這就是說，平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面穩(wěn)定計(jì)算必須和結(jié)構(gòu)布置相一致。

1.2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和實(shí)用計(jì)算方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖相一致

目前設(shè)計(jì)單層和多層框架結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)常不作框架穩(wěn)定分析而是代之以框架柱的穩(wěn)定計(jì)算。在采用這種方法時(shí)，計(jì)算框架柱穩(wěn)定時(shí)用到的柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，自應(yīng)通過框架整體穩(wěn)定分析得出，才能使柱穩(wěn)定計(jì)算等效于框架穩(wěn)定計(jì)算。然而，實(shí)際框架多種多樣，而設(shè)計(jì)中為了簡(jiǎn)化計(jì)算工作，需要設(shè)定一些典型條件。

1.3滿足構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算必須與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造保持一致，在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要使得構(gòu)造設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)計(jì)算相互匹配。設(shè)計(jì)者要區(qū)分某些節(jié)點(diǎn)的連接是否傳遞彎矩，從而針對(duì)性的賦予其足夠的柔度和強(qiáng)度。設(shè)計(jì)者注意構(gòu)件細(xì)部的設(shè)計(jì)與處理，如設(shè)計(jì)桁架節(jié)點(diǎn)時(shí)，要注意減少桿件偏心的問題等。

2建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1處理好建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)部節(jié)點(diǎn)

為提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，必須處理好建筑鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)工作，建筑鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)要保證鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的安全穩(wěn)定性，連接方式要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇最合適的設(shè)計(jì)方案，要保證使用中具備協(xié)調(diào)性，防止在連接部位出現(xiàn)變形和過載現(xiàn)象，給整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)造成安全危害，對(duì)螺栓或焊接處理的連接節(jié)，須重點(diǎn)關(guān)注，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真的分析，確保鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)必須安全，做到強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件設(shè)計(jì)原則。

2.2鋼結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)優(yōu)化

首先，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)之間存在的穩(wěn)定關(guān)系給予全面了解，有益于將工程穩(wěn)定性設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化。其中，設(shè)計(jì)人員需要高度重視，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)開展的抗震設(shè)計(jì)工作，在其設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用的基本原則為標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)程化以及簡(jiǎn)潔化。此外，在處理鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件過程中，要根據(jù)具體的情況操作，從而使屋架和屋面板、主體以及柱體之間的固定連接有所保障，使得鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能得以提升和完善。其中需要強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容是，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的抗震性能、配置位置緊密聯(lián)系著支撐形式，所以針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)開展設(shè)計(jì)的過程中，要對(duì)相關(guān)因素充分考量，盡量將存在的影響因素降低，強(qiáng)化抗震能力;其次，在設(shè)計(jì)時(shí)，還要強(qiáng)調(diào)小規(guī)格零構(gòu)件的應(yīng)用，例如：在應(yīng)用鉚釘時(shí)，連接性會(huì)對(duì)整體建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的穩(wěn)固性有直接的影響，所以相關(guān)人員要根據(jù)具體的特性對(duì)符合條件和規(guī)格的鉚釘進(jìn)行選擇。

2.3鋼材的選擇

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，選材是一項(xiàng)極為重要且難度較大的工作。究其原因，一方面是我國(guó)鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，鋼材的種類繁多，要從眾多的鋼材種類中選出適合某種建筑工程的鋼材是有難度的;另一方面是因?yàn)槟壳颁摻Y(jié)構(gòu)建筑的種類也在不斷增加，不同建筑物對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形、疲勞應(yīng)力等方面的要求也不一致，因此選擇合適的鋼材顯得至關(guān)重要，否則就不能發(fā)揮出鋼結(jié)構(gòu)建筑的功用。

2.4夯實(shí)全體技術(shù)人員的施工素質(zhì)

在現(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)過程當(dāng)中，有關(guān)人員應(yīng)該提升自身的專業(yè)技能以及綜合水平，提高自身的施工認(rèn)知，知曉建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)管理工作的要點(diǎn)，明確工程項(xiàng)目管理的具體需求，盡可能把所有的管理措施以及舉措都落實(shí)在實(shí)處，把其充分貫穿在建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中。結(jié)合現(xiàn)階段不科學(xué)的技術(shù)行為以及不合理的管理活動(dòng)情況，應(yīng)該加強(qiáng)管理與控制。在整個(gè)實(shí)踐活動(dòng)當(dāng)中，建設(shè)企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者要使用定期培訓(xùn)的手段和方式方法，逐步提升建設(shè)人員自身的責(zé)任意識(shí)與素質(zhì)素養(yǎng)，針對(duì)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)存有的秩序混亂現(xiàn)象，要采取科學(xué)合理的措施進(jìn)行解決，避免安全隱患問題的發(fā)生。因此，在現(xiàn)階段的建筑工程項(xiàng)目實(shí)施建設(shè)作業(yè)的時(shí)候，需要讓所有人員積極主動(dòng)的投入定期培訓(xùn)活動(dòng)當(dāng)中，經(jīng)過培訓(xùn)真正提高專業(yè)技能與綜合素養(yǎng)。

2.5嚴(yán)格監(jiān)控鋼結(jié)構(gòu)件的制造過程

鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量把控需要從鋼構(gòu)件的制造開始，鋼結(jié)構(gòu)建筑主體是由多個(gè)不同類型的鋼構(gòu)件組成，任何一個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量問題都會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)主體的瑕疵，加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制，需要從建筑鋼構(gòu)件的制造入手，對(duì)鋼構(gòu)件的各個(gè)制造環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，嚴(yán)格管理鋼構(gòu)件的各個(gè)構(gòu)建組裝和焊接過程。

2.6嚴(yán)格貫徹與落實(shí)鋼結(jié)構(gòu)施工后期質(zhì)量管理內(nèi)容

在如今時(shí)期借助我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)開展建設(shè)作業(yè)的過程中，要著重強(qiáng)調(diào)后期的質(zhì)量管理工作，在多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃，保證部署作業(yè)的合理性以及科學(xué)性。比如，對(duì)于建設(shè)安裝檢查作業(yè)而言，要檢查各個(gè)構(gòu)件是否存在問題，保障其安裝作業(yè)的質(zhì)量與成效不會(huì)遭受嚴(yán)重的影響。在此以外，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)抗震性以及強(qiáng)度等方面展開科學(xué)合理地控制以及管理，還可以保障鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)作業(yè)的質(zhì)量以及實(shí)際成效。因此，在當(dāng)前的建筑項(xiàng)目開展施工作業(yè)的時(shí)候，建設(shè)企業(yè)應(yīng)該把鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)作業(yè)的后期管理工作內(nèi)容落實(shí)在實(shí)處。在此種情形下，才能夠提高工程項(xiàng)目整體建設(shè)作業(yè)的效果以及質(zhì)量，讓有關(guān)人員主動(dòng)投入到整個(gè)建設(shè)作業(yè)活動(dòng)當(dāng)中，真正提升他們的實(shí)際建設(shè)水平，這對(duì)建筑工程項(xiàng)目后期的順利竣工起著不可忽視的影響。

2.7注意鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的適宜性

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)中要注意設(shè)計(jì)方案是否可順利進(jìn)行施工建設(shè)，在設(shè)計(jì)之初還要考慮到鋼結(jié)構(gòu)工程使用單位的情況，到施工地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，保證對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的考察分析，要對(duì)所有的考察資料進(jìn)行統(tǒng)籌分析，為建筑鋼結(jié)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)提供有效幫助。

結(jié)束語(yǔ)：總的來說，在工程建設(shè)之中提升鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，除了能夠確保人員安全之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)行業(yè)良性發(fā)展。在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要強(qiáng)化對(duì)穩(wěn)定性與平衡性的考慮，并依照實(shí)際的構(gòu)筑物要求去對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整，為行業(yè)發(fā)展帶來一定促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

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