广州市设计院 510620
摘要：近年来，随着钢结构工程的日益增多，钢结构设计的稳定性问题引起了人们的关注。对比传统建筑材料，钢结构表现出的强度高、韧性与塑性好、重量轻、节约施工时间等优势，是节能减排的首选，因而在建筑工程中得到了广泛的应用。但是，如果不能确保钢结构设计的稳定性，那么，不仅会造成经济损失，甚至会导致人员伤亡。所以，必须要高度重视钢结构的稳定性设计。
关键词：建筑工程；钢结构设计；稳定性
1.钢结构稳定性的概念以及稳定与强度的区别
钢结构的稳定问题是指结构在外界扰动下能否恢复到初始平衡状态。钢结构失稳就是结构或构件从初始平衡位置移至另一平衡位置。钢结构强度不够或失稳都会造成结构破坏，但是强度与稳定的概念并不相同。钢结构的强度是一个应力问题，指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载引起的最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度。钢材以其屈服点作为极限强度。而稳定是一个变形问题，构件所受外部荷载与结构内部抵抗力间是不稳定的，关键是找出这一不稳定的平衡状态，避免变形急剧增长而发生失稳破坏。
2.建筑钢结构稳定性设计的重要性
当前很多的钢结构都存在着稳定性不足的缺陷，经过了长期的实践发现出现这类问题最主要的原因就是在设计的过程中，工作人员对施工材料的性质和力学性能了解得不够深入，在设计理念上对稳定性也不是十分的重视，在设计和施工的过程中也没有按照相关部门出台的规范予以执行，有很多企业还为了经济利益采用劣质的原料，这样一来，施工的质量就很难得以保证，同时还会造成非常严重的经济损失和人员的伤亡。为了避免这些问题的发生，采取相应的措施保证钢结构设计的稳定性是非常重要的，这会对工程自身的质量和人们的生命安全都产生十分关键的影响，如果出现了钢结构稳定性不达标的现象就一定会导致建筑在某一个方面会存在非常严重的问题，严重的还有可能使得工程完全倒塌，造成严重的人员伤亡现象，所以在当今的钢结构设计中，一定要将钢结构本身的稳定性作为十分重要的一个因素，仔细的观察这一过程中存在的问题，并及时采取相应的措施，这样才能更好的保证建筑结构的施工质量。
3.建筑钢结构稳定性设计方法
3.1设计原则
建筑钢结构的设计必须符合一定的原则，确保所设计的结构合理，安全可靠。首先，所做结构设计应符合建筑物的使用要求。有足够的强度、刚度和稳定性，有良好的耐久性；其次，所设计结构应尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽量能缩短制造、安装时间，应便于运输、便于维护，减少成本；第三，尽量注意美观，对于外露结构有一定建筑美学要求。
3.2计算方法
实际计算时的计算方法所依据的稳定设计简图应与计算实体结构稳定性所依据的简图保持一致。在一般情况下，分析框架所具有的稳定性水平以及分析框架结构的工作都比较粗糙，部分建筑工程甚至不进行该项工作，仅仅是计算框架柱设计时的稳定值。因为计算杆件稳定值时所依据的模型，均为假设模型或简化模型，所以为了确保计算钢结构的稳定值符合要求，则应使计算方法所依据的稳定设计简图与计算结构稳定性水平所依据的简图保持相同。
某橡胶厂单层采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度27m，共10榀刚架，柱距5m，柱高8m，屋面坡度1/10，柱底铰接，按弹性方法设计。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，考虑经济、制造和安装方便，檩条采用薄壁卷边Z型钢，水平间距1.5米；墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5米，刚架采用Q345钢，檩条和墙梁采用Q235B钢，焊条采用E43型，下面对该工程平面内的稳定性进行验算。
根据上述相关计算数据显示，该工程满足钢结构稳定性的设计要求。
3.3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。
3.4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，因此，在建筑当中采用斜柱的现象也越来越多的出现在人们的视线当中。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，因此，要做好钢结构设计中剪力的调整。
3.5增加节点连接设计中的稳定性
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，则不会出现夹角形变的情况；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。
结束语：总而言之，随着我国建筑工程的不断发展，钢结构在建筑工程中的应用也越来越广泛，因此，建筑设计师必须重视钢结构的稳定性和安全性，并在设计阶段就采取多种措施来保障其稳定性，从而在提升建筑项目经济效益和社会效益的同时，更好地保障人民群众的生命和财产安全。
参考文献
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[2]郭宪刚.浅议建筑钢结构的稳定性设计[J].山东工业技术.2015.
[3]刘杰，吴新刚.对钢结构设计中稳定性的分析[J].商品与质量.2011.
论文作者:浦毅杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/7/4
标签：钢结构论文; 稳定性论文; 梁柱论文; 建筑论文; 荷载论文; 稳定论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;