蒋新翔 徐凯烽
浙江东南网架股份有限公司， 浙江省杭州市 311209
摘要:钢结构作为建筑设计中的主要建筑形式，目前广泛应用于大型工厂、桥梁和高层建筑的设计中。钢结构用建筑钢材具有抗变形、耐腐蚀、抗震和环保要求等诸多优点，可广泛应用于建筑设计领域。钢结构在建筑工程中应用时，其结构稳定性作为一个至关重要的指标，直接决定着建筑的质量和使用寿命。摘要:本文结合作者多年的建筑设计经验，对建筑工程中钢结构的稳定性进行了探讨，并对相应的问题提供了参考。
关键词:设计建筑工程；钢结构设计；稳定性设计；原则；措施
1引言
在建筑工程技术的漫长发展过程中，钢结构占据着重要的地位，目前，钢结构作为一种主流的建筑结构，广泛应用于各种建筑设计中，尤其是工厂、桥梁、机场、影剧院、超高层建筑等大型建筑结构中。上个世纪，由于钢铁冶炼技术不发达，建筑用钢含碳量高，其韧性和耐腐蚀性使钢结构在建筑设计领域不受重视，一度被边缘化，几乎被淘汰。近年来，随着金属冶炼技术的不断进步，高强度、高韧性、耐腐蚀的建筑用钢得到了广泛的生产，钢结构再次受到建筑师的青睐，越来越多地应用于各种工程建设中，对减轻建筑物的整体结构重量、提高建筑物的整体安全性起到了积极的作用。[1]随着建筑技术的不断发展，钢结构的使用越来越广泛，各种复杂的使用条件对其稳定性提出了严峻的考验，本文将详细分析建筑工程中钢结构稳定性设计的要点和原则，并总结相关的经验和教训。
2钢结构的概念
钢结构，顾名思义，是以钢材为主要原材料进行结构施工，采用钢梁、钢板、钢柱等不同的钢构件，通过焊接、铆接等连接方式进行拼接组装的一种建筑结构类型。与普通混凝土等建筑材料不同，钢材具有重量轻、韧性强、能承受更大的力的特点，因此在大中型建筑的设计中经常采用钢结构设计。钢结构稳定，不易变形，能为建筑提供良好的安全性和稳定性。但是，在一些特殊情况下，钢结构可能会发生失稳，常见的情况有两种:一种是过大的压力直接作用在应力平衡点上，导致结构整体应力不均匀，导致失稳。[2]另一种是钢结构构件长期使用导致内部结构出现金属疲劳等问题，导致整个结构不稳定。在设计钢结构之前，有必要明确这种结构的稳定性特征，以便在设计过程中有明确的目标，避免结构弱点，充分发挥钢结构的优势，使钢结构在建筑中发挥更好的作用。
3提高钢结构设计稳定性的原则
钢结构的稳定性是钢结构设计过程中最重要的因素，在长期的工程实践和理论研究中，工程技术人员总结出了三条提高钢结构稳定性的设计原则。
3.1稳定性原则
钢结构设计的稳定原则要求在绘制钢结构设计平面图阶段，根据不同建筑的相应要求绘制钢结构平面设计图，重点保证钢结构平面设计图中的支撑部分，保证支撑部分的平面稳定性。钢结构的平面稳定性是钢结构整体稳定性的核心和基础，只有保证钢结构构件的平面稳定性，才能避免后续三维架设过程中个别位置的不稳定性。
3.2统一原则
精确计算是钢结构设计的前提和基础，设计钢节点很重要。建造框架时，应根据混凝土框架与框架之间的平衡关系确定计算方法和预期参数值，这是整个钢结构设计应力计算的关键环节。但是在实践中，很多设计人员会过于依赖个人经验，直接根据自己的经验计算钢结构框架的稳定性，忽略了平衡计算步骤，这种操作方法缺乏科学全面的计算数据，容易造成稳定关系的计算误差，进而导致钢结构设计无法满足建筑物的结构强度要求，从而造成安全隐患。因此，平衡计算和稳定计算需要同时进行，两者缺一不可，应该统一起来。
3.3相容性原则
整个钢结构由若干个单体钢结构构件通过焊接、铆接、螺钉固定等连接方式组成，最终形成大型建筑结构[3]。因此，在钢结构设计过程中，必须考虑各种结构构件的协调，大构件和小构件都需要相互配合，才能使坚固的钢结构完美结合。在钢结构设计中，不应只考虑单个钢结构构件的稳定性，而应综合考虑所有构件，进行精确的组合计算。只有各部件完美匹配，整个结构才能高度稳定，才能充分发挥各部件的作用，保证结构的整体强度。
4钢结构稳定性设计要点
4.1减少不确定因素的影响。在钢结构稳定性设计过程中，会存在一些不确定因素，影响钢结构稳定性设计的质量控制。因此，在具体设计中，可以分析钢结构的力学性能，或者从几个设计试验中选择更合理的方案，以减少不确定因素的影响，全面提高钢结构设计的可靠性和合理性。
4.2钢结构应力设计最重要的指标之一是其应力水平，设计时首先考虑钢结构的承载力。钢结构一般采用T型或L型设计，从结构的稳定性考虑达到平衡支撑的目的，这两种形状可以很好的分散建筑的整体重量。在建筑工程实践中，钢结构是建筑物周围常见的结构，起着支撑作用。在建筑的整体设计中，钢结构的使用应尽可能遵循对称的原则，目的是使每个钢结构均匀地承受整个建筑的力，防止单个钢结构承受太大或太小的压力[4]。此外，钢结构不同部位的受力和稳定性要求也不同。比如钢结构中固定支座的要求是防止位移，所以这部分的支撑能力较高，但是对于钢梁框架，除了起到纵向支撑的作用外，还需要考虑防止其在水平位置的扭转。钢结构不同部位的受力特点要在设计中体现出来，避免考虑不足而失稳。最后，钢结构的具体施工操作也很重要，现场施工人员必须严格按照设计图纸执行，尽量减少施工误差，加强部门之间的配合，严格按照标准进行施工，加强细节管理。
4.3防腐设计建筑在不同环境下使用会受到不同自然条件的侵蚀，在潮湿、盐雾等特殊使用环境下，由于金属的固有特性，容易被腐蚀，影响其稳定性。一般来说，金属材料容易受到电化学腐蚀和化学腐蚀。现代材料科学根据建筑金属的使用环境，开发了适用于不同环境条件的防腐涂料[5]。在潮湿的环境下，在钢结构表面涂覆防腐涂料，可以隔绝造成金属腐蚀的两大因素水和空气，防止钢结构被腐蚀。对于在高盐度环境中使用的钢结构，在海水中容易与钠离子产生电化学腐蚀，根据电化学反应原理，金属材料成为其中的一种产物，通过这种方法可以很好地解决钢结构的腐蚀问题，从而保证钢结构的强度，实现结构的稳定性。
4.4稳定性相关设计在钢结构设计和施工过程中，除了稳定性计算外，还要加强对整个钢结构的检查，严格的检查是保证钢结构材料合格，满足设计要求的关键环节。临界压力计算法是实际使用中预测钢结构压力值的常用方法，常用于钢结构检测[6]。钢结构受压实测结果超过临界值时，证明其稳定性已被破坏，需及时调整钢结构应力设计，避免失稳。注意钢结构中各部分的受力分析，优化各部分的受力细节，避免受力不均的问题，影响整体结构安全。
结束语
综上所述，钢结构的稳定性对建筑的整体安全和使用寿命有着决定性的影响，设计人员在钢结构设计过程中要进行精确的计算，综合考虑各部分之间的受力关系，做好钢结构的防腐工作，最大限度的避免钢结构的短板，充分发挥钢结构的优势，从而推动建筑设计的不断进步。
参考文献：
[1]王益民.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点探究[J].建材与装饰,2019(35):102~103.
[2]樊哲琳.建筑工程项目中钢结构设计中稳定性分析[J].江西建材,2019(11):50~51.
[3]王海骄,王海燕.钢结构设计在房屋设计中的重要性与策略探讨[J].工程建设与设计,2019(22):22~23.
[4]柴经纬.建筑结构设计中钢结构设计的重要作用分析[J].建筑技术开发,2019(21):15~16.
[5]杨曦,徐金铭.钢结构设计及施工图问题解析[J].中国新技术新产品,2019(21):76~77.
[6]杨友.钢结构在建筑结构设计中存在的问题及其应对措施[J].工程技术研究,2019(21):188~189.