摘要：钢结构具有很强的抗震性，自身重量较轻，在建筑领域的运用十分广泛。但是，钢结构存在很多关于稳定性的问题，使得钢结构出现失稳的现象，严重威胁生命和财产安全。我国在建筑领域不断发展，建筑项目持续增加，钢结构的稳定性设计越来越受到大家的关注。以下是对于钢结构稳定性设计的详细分析。
关键词：钢结构；稳定性；设计要点分析
1、建筑工程中钢结构稳定性设计的原则
1.1确保各个层面的稳定性
钢结构的特性使得其在前期的工艺设计中相对复杂，设计师需要借助专门的计算机软件对其进行质量检测，并确定多项技术指标，待其通过质量检测后，才能正式开始投产，并在建筑工程中大量应用。一般来说，钢结构测试的主要技术指标有：水平荷载系数、抗震强度系数以及结构的阻尼比等。通常情况下，建筑设计师需要根据当地环境可能的最大风荷载对钢结构的水平荷载系数进行设计，以免出现因建筑稳定性不佳而导致坍塌的事故。
1.2做好剪力调整
当前，国内高层建筑的形式已经越来越复杂，建筑的不对称设计也已成为设计的潮流。和传统的垂直构件比起来，斜柱的倾角比较明显，因而也要求建筑构件能够承受一定的剪力。需要说明的是，不少建筑设计人员在设计钢结构时，往往会为了方便处理而将垂直构件简化成为柱子，将斜柱简化成为斜杆，这种方式在一般情况下不会对建筑的整体稳固性产生较大影响，但在对框架柱的剪力进行调整时，却会产生非常严重的影响。这是因为斜柱的主要作用虽然是支撑水平方向的荷载，但其在竖直方向也需要承担一定的荷载，如果忽视了竖直方向的荷载，则会导致计算出来的剪力存在一定的误差，从而降低建筑工程中的钢结构稳定性。有鉴于此，建筑设计师应当重视剪力的调整，并充分考虑建筑施工的实际情况，对钢结构的不同程度剪力进行设计，从而充分发挥钢结构的稳定性。
1.3注重强柱弱梁的设计
钢结构的设计还应当将柱梁的整体性进行充分考虑。通常情况下，一个安全合理的钢结构设计，应当在遇到水平荷载较大或者突发强震等情况时，使塑性铰出现在梁上，而不是出现在柱子上。这样设计的目的是为了提高钢结构的抗压性，确保其整体性不会在短时间内被破坏，并尽快恢复到变形前的形态。我国建筑行业相关标准中明确规定，在设计柱梁时，应当分析和计算其弹塑性，只有确定其塑性铰会在梁上出现，才能满足设计要求。
2、钢结构稳定性设计之中存在的问题
2.1不确定因素过多
在钢结构体系设计之中，存在许多不确定因素。例如，钢构建承载的强度就会对钢结构的稳定性产生严重的影响，主要涵盖了构建材料的截面特点以及应力等多重因素，而且整体结构的支撑力和抗扭力性能也会在一定程度上束缚钢结构的稳定性。然而在建模设计当中所涉及的数学模型、假定以及边界条件等，以现在的技术水平难以实现，使得在最后的设计环节，理论数值和实际承载力之间存在过大的偏差，这类问题都会对钢结构稳定性设计产生一定程度的影响。
2.2梁―柱单元理论的滥用
在网壳结构稳定性设计之中，梁―柱单元理论已经逐渐成长为了最核心的设计理念。但不容乐观的是梁―柱理论难以全方位地反映出网壳结构的受力情况，比方说轴力及弯矩这二者之间的耦合效应。梁―柱是在整个钢结构稳定性设计过程中，是最为基本的环节。所以在钢结构稳定性设计的实际操作中，梁和柱的稳定性以及这二者之间的力学效应切不可忽视。
2.3预张拉结构体系不够完善
在钢结构稳定性设计中，预张拉钢结构体系是一个不容忽视的关键点。在长时间以来的工程建设过程之中，预张拉钢结构体系一直存在着这样那样的不足与缺陷，没有科学完整的理论体系来对预张拉结构之中稳定性进行深入探讨。
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2.4忽视了局部和整体之间稳定性的关系
在钢结构稳定性的设计过程中，存在大跨度的钢结构的整体稳定性与局部稳定性计算欠精准的状况。尽管其稳定性计算模仿了过去的案例来确定整体稳定性及部分稳定性间的安全系数，但是并没有根据具体的工程情况来计算出更加科学的安全系数。
3、钢结构稳定性增加的相关设计方法
3.1增强对总体稳定性分析
为了更好地适应现阶段我国的建设需求，大力加强建筑钢结构的稳定分析，这就要求我们在实际设计过程中，不要局限于单一的结构设计思路上来，要将建筑钢结构设计与施工进行充分有效结合。由于每个建筑设计要求的不同，其在结构设计过程中也存在着很多的不同，但总体而言，为了增强建筑的整体稳定性，在设计中应该尽量选择技术较为成熟的对称性结构设计。除此之外，在设计过程中，为了保证建筑的稳定性，要对建筑包括抗震系数、水平荷载系数等在内的多种设计指标进行综合考虑，反复校验，在进行多项比较后，确定合格适用的建筑钢结构设计方案。
3.2增加节点连接设计中的稳定性分析
在过去的建筑钢结构计算中，由于设计人员为了对设计流程进行简化，通常会将建筑钢结构中的相关柱梁连接简化为刚性连接或者理想的铰接。但是，一方面，一旦将这些梁柱连接简化为刚性连接，则由于其夹角不会发生形变这一显著的缺点；另外一方面，如果将结构的梁柱视为理想化的铰接那么在后期计算中这些梁柱则不会对建筑钢结构的弯矩进行传递。因而，综上分析，如果将这些梁柱简化为完全刚接则会使得建筑设计框架的侧移量估计值减少，梁柱连接的刚度估计值过高；但如果将这些梁柱简化成为理想铰接，则会导致后续建筑钢结构计算时框架侧移量过多，梁柱的连接刚度的相关估测值过高，使得建筑钢结构柱体的稳定承载力理论值过大，导致最终建设的建筑物由于并没有如此巨大的稳定性，因而在设计过程中应当适当加强对建筑钢结构节点连接设计中的稳定性分析。
3.3建立完善的预张拉结构理论体系
对于钢结构的稳定性设计，预拉力结构分析是非常重要的，需要在相关工作中做一个好工作，有一套比较完整的预拉伸结构体系理论在分析预张力结构，然后根据理论分析结果，为了得到的结果将是比较准确的，然后使钢结构设计的稳定的目的和要求有保证。
3.4尽量减小不确定性因素造成的影响
钢结构稳定性设计的不确定因素是不可避免的。因此，我们应该尽可能地让相关性和力学性能的分析，对钢结构设计的不确定因素尽可能减少，并更多的实验基础上选择一个科学的程序，以确定之间的相关性，以满足设计目标和要求。
3.5借鉴多种成熟设计经验
目前，由于技术的发展，现阶段的计算机技术也已成为一门较为成熟的技术，因而，在现阶段的建筑钢结构设计中的建筑钢结构以及建筑平面内的强度还有其建筑整体的稳定性计算，均式可以通过计算机技术的方法来进行有效的设计与计算分析。通过计算机的方法不仅在一方面大大缩短了设计者的设计周期，提高了工程的设计效率，另一方面，通过计算机对建筑钢结构进行模拟计算，也大大减少了由于人为计算而产生的计算方面的失误，从根本上提高了设计的准确度，进一步确保了建筑钢结构的整体设计的合理与准确性。
4、结语
钢结构因自重轻、强度高、工业化程度高等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用，同时钢结构建筑还符合国家的可持续发展战略。发展钢结构建筑对提高城市建设水平有很大作用。在钢结构设计中要充分考虑材料的优缺点，综合考虑各方面的因素。加强对结构的整体稳定、局部稳定以及平面外稳定的设计，克服结构设计缺陷，避免出现失稳破坏事故，加快钢结构应用领域的发展。
参考文献：
[1]万迎春.钢结构构件设计及节点设计分析[J].黑龙江科技信息，2010（14）.
[2]关广军，汝明.钢结构设计简单步骤和设计思路[J].今日科苑，2015（08）.
论文作者:周明卿
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/23
标签：钢结构论文; 稳定性论文; 建筑论文; 梁柱论文; 荷载论文; 结构论文; 剪力论文; 《基层建设》2017年第31期论文;