建筑工程中钢结 构设计的稳定性与设计要点探究

发表时间:2020/9/3   来源:《建筑实践》2020年第9期   作者:胡晓菲
[导读] 在当下建筑行业的钢结构设计当中最典型的问题就是稳定性,

        摘要:在当下建筑行业的钢结构设计当中最典型的问题就是稳定性,这也是导致目前建筑出现质量问题的最关键的一项因素。钢结构在设计的过程中除了要遵循目前国家既定的标准与规范之外,还要和实际的设计方案结合在一起,并将其设计高度和防震烈度考虑进去,再去联系相应的施工条件以及在基本功能等,以此构造出性价比最高的一种的结构体系。现阶段对于该结构设计的研究愈来愈激烈,要想真正编制出稳定性的设计方案就必须要深入分析其相关的影响因素和设计要点。
        关键词:建筑工程;钢结构设计;稳定性设计要点
        中图分类号:TU391
        文献标识码:A
引言
        目前,在建筑工程钢结构设计过程中,还存在一定的设计问题,严重影响了整个工程的施工质量,降低了建筑物的稳定性,也给施工带来了较大的安全隐患。为了确保建筑工程的施工质量,提升施工安全性,必须对钢结构设计问题加以解决,给出相应的应对策略。
1建筑工程项目中钢结构设计缺乏稳定的主要因素
        钢结构是近年来在建筑工程项目规划和建设过程中非常重要的结构类型之一,钢结构设计的整体质量和水平,将会直接影响到建筑工程项目的建设质量。要想从根本上保证建筑工程项目在规划和建设过程中的质量、安全性和稳定性,就必须要将钢结构自身的稳定性作为其中的主要判断依据和评价标准。但是,如果是从设计、具体施工等角度出发,不难看出在实践中由于结构自身具有多样性的特征,所以其自身的稳定性也很难得到有效保证。钢结构在实际应用过程中,与传统的钢结构混凝土结构相比,钢结构自身需要利用多种不同类型的节方式,其中比较常见的就是梁柱承载力等,同时还要对会影响钢结构稳定性的诸多因素进行判断和分析。
        1.1极值点失去稳定性
        建筑工程项目在建设过程中,由于钢结构在其中具有非常重要的影响和作用,会直接影响到整个建筑物的建设质量。所以对于建筑钢材制作而言,如果其自身的偏心受压构件相对应的极限点在达到标准要求或者是规定的程度之后,无法保证其自身的稳定性,那么就会导致极限点出严重的稳定性失衡现象。与此同时,偏心受压现象也会经常会出现,尤其是在一些非对称结构的构建和具体应用过程中更是如此。由此可以看出,由于在实践中设计与应用之间无法形成有效的匹配,那么势必会导致其自身的稳定性无法得到有效保证。
        1.2分支点缺乏稳定性
        在对导致钢结构稳定性失衡的诸多因素和条件进行分析和研究时,不难看出分支点的稳定性失衡也是其中比较常见的一种现象。导致这一现象出现的根本原因之一就是由于分支点结构设计缺乏科学性和合理性,最终影响到局部的稳定性状态。除此之外,对于一些相对比较完善的直杆轴心而言,其与平板受压面的屈曲现象,也会体现在分支点稳定性失衡当中。
2建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点
        2.1防火设计
        钢结构的防火设计主要是通过耐火材料及防火涂料的合理选用来实现的。在钢结构防火设计中,首先要根据工程建设的防火等级及防火种类进行合理的规划布局,确定钢结构防火设计所需的材料及涂料类型,之后按照规范要求,开始耐火材料及防火涂料的选用。防火涂料的选择一般以厚度较厚、黏结强度以0.05MPa以上的材料为主,钢结构外包防火材料则以硬质的防火性板材为主。而防火涂料的选择,要按照防火指数要求合理选购及涂抹,从而优化各节点部位的防火性能,避免问题的产生。
        在钢材的选用上,也要注重耐火性能的检查,降低火灾对材料带来的影响,保证建筑工程质量。此外,吊顶设计也是需要重点考虑的内容。在钢结构防火设计中,可通过多种方案的对比研究,确定最终的设计方案,进而优化建筑整体防火性能。


        2.2荷载设计
        在钢结构设计中,要注重结构的对称性及上下贯通性,减少扭转等情况的发生,加强钢结构的连贯性和稳定性。通常情况下,钢结构的设计会以L型或T型为准,并对外围结构实施加固处理,以增大钢结构的抗扭曲变形能力,保证钢结构质量,保障其性能的发挥。
        另外,在钢结构设计上,为了减少问题,降低设计难度,设计人员可从结构刚度、结构中心设计及几何图形设计等方面进行综合考虑,合理规划钢结构类型,确保其稳定性。在扭转设计上,设计人员需要对水平承载力进行综合考量,深入分析影响钢结构强度或性能的特殊因素,以保证钢结构稳定性。例如,在剪支梁的抗弯强度设计,不动铰支座除了要做到水平面内的有效移动以及阻止位移现象产生,还需具备阻止梁绕纵轴扭转带来隐患的能力,并加强水平面内转动与梁端截面的自由翘曲,提升简支梁设计的稳定性,进而达到最终的设计要求。
        2.3防腐设计
        钢材的腐蚀主要分为两种,一类是电化学腐蚀,另一种是化学腐蚀,这些都会使钢材本身的耐久度与强度降低。因此在实际设计的时候一定要将防腐工作做好。经常运用的方式主要是涂装防锈漆,由于每一项工程的施工情况和经济状况都存在一定差异,所以在防腐设计之中必须要有效考虑维护与保养,最终确定是实施永久性的涂装还是半永久性的涂装。另外还要将钢材自身的腐蚀等级市场调查工作做好,依照不同环境、地区编制出不同的防腐方案,进一步推动建筑工程。
        2.4能量法
        建筑工程项目在规划和建设过程中,钢结构设计一直以来都是其中非常重要的一部分,钢结构设计的整体质量和水平,将会直接影响到建筑工程项目的建设质量,同时还会影响到建筑物在后期使用过程中的安全性和稳定性。所以在对钢结构进行设计时,必须要利用科学合理的方法,保证钢结构设计的稳定性。在对结构体系进行构建和具体应用时,不难发现结构体系在最初的位置、或者是平衡状态,势必都会受到来自于临界荷载不同程度的影响。在对临界荷载进行确定时,可以通过势能驻值的条件来进行确定。这种方法就是能量法,在该方法的实际应用过程中,总势能的大小会直接对结构体系的原始位置产生一定的影响。在对整个过程进行分析和研究时,不难发现如果外部负载相对比较小,同时又无法达到一定标准值时,那么总势能在其中也会比较小。所以,在此时结构体系的整体位置相对比较稳定。但是如果外部荷载比较大,甚至已经大于该定值,那么总势能也会随之越来越大。这样就会导致结构系的原始位置会出现严重的不稳定情况。在这种形势下,可以结合实际要求,对势能定理进行科学合理的利用,同时还可以对临界荷载值进行计算,这样可以对钢结构的稳定性提供有效保障。
        2.5判定长细比
        在实施钢结构设计工作的时候必须要根据实际问题对长细比进行判定与分析,只要其数值越大,结构的稳定性就会越差,所以在实际设计的过程中必须要将相应的设计规范结合进去,从而综合分析构件的实际情况,防止出现单一化的分析,一定要将所有的因素综合考虑进去。
结束语
        总的来说,在工程建设之中提升钢结构稳定性,除了能够确保人员安全之外,还能够实现相应的设计要求,实现行业良性发展。在实际设计的时候必须要强化对稳定性与平衡性的考虑,并依照实际的构筑物要求去对方案进行调整,为行业发展带来一定促进作用。
参考文献
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