建筑工程项目中钢结构设计的稳定性分析

发表时间:2021/9/2   来源:《建筑实践》2021年40卷11期   作者: 陈继华
[导读] 在建筑行业的发展中,加强对钢结构稳定性的关注和研究很重要。

        陈继华
        菏泽城建工程发展集团有限公司   山东省 菏泽市 274000
        摘要:在建筑行业的发展中,加强对钢结构稳定性的关注和研究很重要。一方面,钢结构稳定性的设计者必须加强对专业技能的研究,不断提高设计水平和能力;另一方面,参与建筑的人应当加强设计理论的研究。
        关键词:建筑工程;钢结构设计;稳定性
        引言
        在建筑工程中,钢结构占据着重要的位置,其稳定性与建筑物的后续使用安全密切相关。基于这种情况,为了保证钢结构的整体安全,有必要保证钢结构的稳定性。这需要钢结构稳定性设计的支持。
        1影响钢结构稳定性的因素
        1.1钢结构建筑框架设计本身不合理
        (1)没有按照钢材的使用规范进行设计,例如,C型钢与方管不合理搭配使用,会造成局部结构承重能力下降,容易导致结构变形或扭曲,降低了钢结构的稳定性;(2)在设计的过程中对钢结构各方面的承载力计算不够准确,导致局部结构承重过重或过轻,也改变了局部结构受力情况,在一定程度上打破了整体结构的稳定性;(3)随着建筑成本的逐年升高,为了节约建筑成本,在设计的过程中主观性地降低钢材使用标准,使用不达标的钢材进行建筑,将降低钢结构的稳定性,增加各类安全风险。
        1.2焊接设计缺陷
        钢结构建筑都是由钢材组合焊接而成,所以,焊缝设计非常关键,特别是关键部位的焊缝设计,然而,在建筑工程中钢结构的焊缝设计普遍没有得到重视,也没有充分地计算焊缝所能承载的力度,往往是随意设计。例如,为了快速施工,焊缝设计少且焊缝长度不够,如果焊缝存在气孔、夹渣等情况,焊缝的强度将大大降低,不仅会降低结构的稳定性,而且焊缝缺陷部位容易造成应力集中,当遇到外力作用时,极易造成焊缝开裂,增加安全风险。
        1.3腐蚀因素影响
        受自然因素的影响,钢材一旦暴露在室外环境中就很容易受到腐蚀,特别是一些较薄的钢材,焊缝或使用螺钉的部位一旦受到严重的腐蚀,其结构的稳定性将大大降低,如果遇到大风、积雪等自然因素让局部产生振动或压力增加,极易造成焊缝炸裂等情况。然而,在实际的结构设计时,钢材腐蚀问题往往被设计人员所忽视,普遍只要求涂刷一层底漆,甚至是不做任何防腐措施,当钢材腐蚀严重时其结构的稳定性也将降低。
        1.4防火设计缺陷
        建筑过程中钢结构建筑主要采用的材料是钢材,而钢材又不具有可燃性,也无法燃烧,所以,在钢结构的设计中普遍没有考虑防火问题,但在实际的建筑中,钢结构建筑的防火性能低于混凝土结构的防火性能。因为钢结构建筑中还会用到彩钢复合板、木质地板、装饰材料等,一旦这些物质大面积燃烧,就会使钢结构中的钢材迅速升温,降低钢材强度,使钢材发生变软、变形、弯曲,甚至是造成关键焊接部位脱焊等情况,因此,防火设计的缺陷也威胁着钢结构的稳定性。
        2提高建筑工程项目中钢结构设计稳定性的策略
        2.1钢结构的稳定性设计
        由于钢结构的整体刚度与钢结构的最大承载力和刚度密切相关,真正的设计过程要求钢结构的集成考虑内部压力的变化和大小,从而减少不稳定的钢结构和失稳的问题。设计单位通常使用平面系统来设计钢结构。为了提高钢结构设计的稳定性,还必须使用完整的结构展开设计。特别是对于单层或多层框架的设计,只需计算框架柱平面的长度系数,就可以知道钢结构的设计是否具有良好的稳定性。请注意,结构设计应确保钢节点在传递曲率时具有良好的刚度和灵活性,确保钢结构构件之间的偏心距离最小。

在固定铰支座时,还应保证简单支撑梁的抗弯强度,避免梁纵轴周围的扭转问题。
        2.2结合钢结构剪力
        现阶段,建筑工程的形态学越来越复杂,建筑结构中不对称设计的案例比比皆是,逐渐形成了一种潮流。与传统的建筑形式相比,这种新的建筑形式需要在设计稳定性方面付出更大的努力。在钢结构的具体设计过程中,为了简化工作,设计师经常将垂直构件直接标记为柱子,倾斜柱直接标记为斜杆。这种设计方式虽然对建筑的稳定性没有影响,但在进行剪力调整时受到的干扰更大。倾斜的柱子承受着垂直和水平方向的荷载。如果设计人员没有充分考虑垂直荷载,则会产生较大的剪切误差,影响建筑钢结构的整体稳定性。更复杂的是剪切力的具体设计过程,该项目必须考虑实际施工条件,进行综合分析和调整项目的功能组件的建设条件,以满足承载力要求。
        2.3防腐设计
        在大气中,受阳光、风沙、雪和温度变化影响,钢结构可能会受到不同程度的腐蚀,影响其使用的强度和持续时间。为了改进钢结构的防腐设计,最常用的腐蚀性涂料可以提供长期防腐保护,也可以提供耐腐蚀性涂料。设计工作的进行应当从经济方面综合考虑,使维修和保养条件为人所知,并选择易于使用和经济的耐腐蚀涂层方法。设计师必须全面分析工作区域的气候条件、环境条件等因素,并制定有针对性的防腐蚀保护方案,以提高钢结构的防腐性能。在建筑行业,钢结构是一种通用结构体系的一部分,其最大优势是重量相对较轻,工业化程度相对较高,因此在建筑业中广泛使用。再一方面,钢结构的稳定是非常重要的一环,其可以最大限度地保证人的生命和财产安全,我们需要不断分析其稳定性,在遵循国家有关标准和规范的同时,必须靠近建筑设计。与此同时,现场实际情况是设计的基础,可以确保钢结构的稳定。
        2.4细部设计
        钢结构的整体稳定性显然有利于正常施工和长期使用。为了实现这一目标,必须加强节点的细节设计。详细的设计有效地弥补了整个项目的缺陷,减少了整个钢结构的缺陷,避免了项目安全和质量的潜在风险。首先,设计师必须考虑整个建筑的初始需求,制定相应的设计方案。钢筋混凝土结构是目前建筑工程中应用最广泛的一种结构形式,大大提高了结构的强度和稳定性。此外,薄壁型材、圆形型材和小角度型材主要用于薄壁轻钢结构。这些结构需要更大的刚性,在建筑的设计和施工中,应确保细节节点的连接符合要求,保证连接的稳定性,保证施工和应用的安全性。
        2.5对钢结构稳定性进行估算
        要对钢结构建筑物的整体稳定性进行分析。钢结构建筑物由多种构件焊接和栓接而成,所以,对建筑物整体结构进行稳定性分析,以便利于建筑物结构的布置和钢材的选型。然后,对钢结构建筑框架整体刚度进行计算,目前,对建筑物的刚度计算主要采取轴心压杆稳定计算法,力保建筑物整体刚度的科学性,才能保证钢结构的稳定性。
        2.6对钢结构构件和节点进行科学设计
        钢结构的构件、节点的稳定性影响着钢结构的整体稳定性,所以,首先要对局部构件截面进行科学的计算,尤其是支撑柱和钢梁,充分考虑钢材的弹性和柔性,例如,对梁腹板抗剪净截面强度进行反复验证、对大跨度钢梁的变形度和承载力度进行反复计算;其次,对栓接构件的螺栓进行科学设计,不仅要选用高强度螺栓,还要科学选用扭剪类型、摩擦类型的螺栓;最后,对焊缝所需要承受的力度和所具有的强度进行科学计算,合理地设计焊缝的长度、宽度等。
        结语
        随着我国建筑工程行业的不断发展,钢结构设计的稳定性也得到了社会各界的广泛关注。因此在进行建筑工程施工过程中,需要根据实际情况来制定合理有效的设计方案,不断提升钢结构的稳定性,最终保证建筑的安全性能。
参考文献
[1]王国平.建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点分析[J].住宅与房地产,2019(18):112.
[2]马鑫,陆俊虎.建筑工程项目中钢结构设计的稳定性探究[J].建筑工程技术与设计,2018,000(027):804.
[3]罗玉兰.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析[J].建筑·建材·装饰,2019(006):211,220.
       
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