摘要：随着我国农村城市化的飞速发展，使得在建设农村设施中钢结构得到推广与研究。本文通过以建筑工程学视角分析钢结构在建筑工程中的稳定性与要点，解决我国目前领域内钢结构的应用安全隐患等问题。
关键词：钢结构；建筑工程；稳定性
引言：
自上世纪八十年代改革开放以来，我国经济步入兴盛时期，其中随着农村城市建设化的发展，我国建筑行业也随之在市场内繁荣。钢材是我国建筑行业不可或缺的主要原材料，为了减少安全隐患，加强工程质量，行业有必要进行钢结构分析，提高钢结构性能。
一、钢结构的特点概述
（一）钢结构特质简述
在建筑工程应用中以钢材为主的建筑结构类型统称钢结构，传统设计中的钢结构具有刚性强、硬度强、韧性强、变形能力较好等优点[1]。相较于钢材，钢结构具有多样性、整体性、相关性、稳定性等特质。我国目前主流的钢结构设计主要应用钢结构的相关性与稳定性：将钢材通过合理设计搭建承压，从而在整个结构整体上维持建筑的稳定性。
（二）钢结构设计通过计算简图搭建
钢结构的稳定性与关联性一旦被破坏将对建筑工程造成毁灭性打击，因此，为了避免不必要的人力浪费与时间损耗，我国目前的建设工程设计主流中不论单层结构框架还是多层结构框架均以稳定计算为前提。
遵循稳定计算的提前，为了避免钢结构在构建过程中失衡，行业要求将钢结构设计与计算图纸保持高度一致。在现代化高维超级计算机的帮助下，建筑工程以计算简图代替了传统分析，得出数据化长宽高、受力点与受压部分，通过三维视图进行分析、调整、计算、核对等步骤使得计算简图在数据上保持准确性，也让钢结构框架在设计上、实施过程中保持稳定性、相关性。
二、钢结构稳定性分析
（一）钢结构失稳分类
1.分支点失稳
指的是由于直杆轴心在受到外部压力时对整个钢结构造成的屈曲造成的失稳状态；同时也指平面状态下受到的施压状态造成的屈曲。
2.极值点失稳
指的是在无受压屈曲时，由钢材本身特质（比如塑性、韧性等）决定的极值点，当外部施压超过材质极值点造成钢结构整体的失稳。
3.跃越失稳
它既不是处于上述两条的失稳状态，也不是由于材质与搭建造成的失稳，而是一种另类的、扭曲的平衡。
（二）钢结构设计的稳定性原则
在建筑工程中，钢结构的设计要点拥有稳定性、统一性、配合性三大原则。通过简图平面计算，保持刚结构搭建与图纸的统一性，刚结构互相之间的配合性，进而维护钢结构建筑工程的稳定性。
在我国建筑行业的主流中，计算图纸是钢结构三大原则最基础的前提要求：通过图纸上计算，将钢材质关联性特质加以利用，从而保持钢结构整体与构件的配合性；将计算方法与计算结构简图保持高度一致，通过计算钢材本身不同的系数，稳定分析、计算单层或多层的框架结构[2]；经过上述两种步骤以后，再进行综合考虑，维系整个建筑工程中钢结构的稳定性，避免由于钢结构失稳所引发的安全隐患。
三、钢结构设计要点
（一）钢材的负荷设计
1.对称设计
在我国主流建筑工程设计中，为了加大负载、减少屈曲平面，大部分钢结构设计均以对称为主。钢结构的对称设计自上而下融会贯通，通过构件之间的相关性，加强了钢结构的抗压性减少、构件扭曲等设计因素造成的安全隐患。
2.L型、T型的设计
通过几何的运用以及压强的研究，我国建筑领域多年实践经验表明流线型、梭型等设计的钢结构能更好地、承载更多的压力。同时在扭转方向设计上，L型、T型的设计有利于通过图纸的几何计算将系数、数据控制在一个可调整基准线范围内。
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（二）节点的防火设计
我国行业内任何建筑都是以高龄、高效、高安全为前提，所以在构建建筑工程的钢材上，业内一直选择熔点高的耐火材料，涂料防护层也优先筛选具有防火性质。
除此之外，根据实际情况的不同、施工程度的优先级以及建筑工程的应用等因素，建筑工程人员会考虑钢结构采用何种耐火材料、哪些防火节点，从而保证整个建筑工程的防火指数。
1.耐火材料
在建筑工程中，耐火材料一般指薄而熔点高的钢材。因为熔点的存在，大部分有着耐火性质的钢材无法防火，但是在发生火灾时耐火材料能有效保持建筑的基本框架不变，从而有效避免伴随火灾而来的建筑倒塌造成更多损失。
2.防火涂料
防火涂料相对耐火材料较厚，且黏结强度大于0.05MPa。由于防火涂料大致包裹在钢结构外层，所以涂料的高黏性有效避免火灾由于氧气的供应而剧烈燃烧。
3.防火设计的节点部位
通过防火涂料与耐火材料的双重安全保证，我国建筑工程领域的多年研究表示在节点设计上加强防火设计可以保证整个工程的防火指数。通过节点的有效防火设计，可以有效避免火灾、毒气的蔓延，从而减少整个建筑工程在火灾中的损失。
（三）涂装的防腐设计
钢材随着时间与氧气发生化学反应称为化学腐蚀，同时还要一种正负极造成的电化学反应。两种腐蚀会使得钢材强度、耐性下降，从而导致钢结构的失稳等后果，从而给建筑工程带来重大损失。
1.半永久性涂装
根据建筑工程应用的实际情况，有部分建筑采用半永久性涂装，其原理指：通过化学反应的优先级原理，采用更容易与其发生腐蚀的材料进行涂装。半永久性涂装需要定期的涂抹、维护等保养行为，同时还需考虑天气、环境、温度等外部因素对钢结构腐蚀的影响。
2.永久性涂装
通过涂装本身的理化性质，对建筑工程中对钢结构形成涂层从而避免跟氧气接触发生化学腐蚀的可能性，达到对建筑工程的防护效果。
我国建筑领域内目前普遍看好纳米涂料的应用：纳米涂料具有耐污染性、耐久性、耐温性以及耐候性等特质[3]。在使用纳米涂料对钢设计进行防护时，高效、高黏度的隔离使得纳米涂料不仅具有防火性能还具有防腐特质。
（四）钢结构的稳定性设计
钢结构的稳定性对于建筑工程的安全系数具有决定性的重要意义，根据钢结构跃越失稳、极值点失稳、分支点失稳三大类型对钢结构的稳定性有效地进行针对性设计分析。
1.整体布局的平面体系
通过构件之间的相关性，建立钢结构的平面体系是我国建筑工程领域内主流的方法和方式。建立在平面体系基础之上的平面结构不会出现平面失稳现象，从理论上使得钢结构在构件搭建中保持了与计算简图的一致性，遵循了钢结构设计的统一性原则。
2.框架柱的稳定计算
通过计算简图对钢材系数长宽高密度的稳定分析，得出密度压力等确切数值，将数据单元构建多层架构骨干，保持钢结构与计算简图的高度一致，从而合理、有效地避免因钢材本身物理特质所导致的极值点失稳。
3.细部构件的硬性要求
在我国建筑工程的钢结构设计中，对于构成钢结构的钢材本身特质有着严格要求。由于农村城镇化的发展，建筑工程使用范围随之延伸的特性与城市地标代表的象征性意义，根据环境、建筑工程类型的不同，钢结构在局部上细化所拆解的构件必须有着优秀的抗弯曲能力、承轴控制能力、截面翘曲能力、防火特性、防腐蚀特性等要求[4]。
四、结束语
综上所述，我国建筑业内普遍认可提高钢结构的稳定性能有效保障整个工程的安全性能，因此在建筑工程的施工前后，从图纸计算到实装防护均是为了保障钢结构的稳定性从而维护整个建筑工程的安全性能。通过对钢结构设计稳定性原则与设计要点两个维度的具体分析，进而了解建筑工程的组成结构和构成要素，同时促进钢结构设计理论的发展。
参考文献：
[1]郑然颉.浅谈建筑工程钢结构设计稳定性原则和设计要点[J].房地产导刊，2016，（6）：64-75.
[2]彭声美.标准化建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析[J].中国标准化，2017，（10）：25-31.
[3]蓝 天.浅谈建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点[J].福建建材，2015，（12）：20-56.
[4]宋鹏飞.建筑工程钢结构设计方法及要点[J].建材与装饰，2018，（6）：6-13.
论文作者:莫正华,李文君
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/20
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