陈腾
中石化宁波工程公司有限公司, 浙江 宁波 315103
摘要：建筑工程项目是否能长期使用，钢结构的稳定性起着重要作用，因此人们也越来越重视对钢结构建筑的稳定性分析，深入研究钢结构的受力状况，对其进行分析、计算。通常，当建筑物钢结构受到外界荷载作用时，分析其失稳状态可知，所有的钢结构受力都是非线性的，因此，我们对建筑物钢结构的分析曲线都是以几何非线性为基础的。
关键词：建筑设计;钢结构;稳定性;设计方法
前言
施工项目能否获得长期的使用寿命，钢结构的稳定性在其中扮演着重要角色，因此人们也越来越重视对钢结构建筑的稳定性分析，深入研究钢结构的受力情况，并对其进行分析计算。通常，当建筑物钢结构受到外界荷载作用时，分析其失稳状态可知，所有的钢结构受力都是非线性的，因此，我们对建筑物钢结构的分析曲线都是以几何非线性为基础的。
1建筑钢结构的概念
钢质结构是建筑学中最重要的材料，也是当今使用最广泛的建筑结构材料。钢构建筑由于其强度高，变形好等特点，常被用来建造一些大跨度、超重的建筑。由于钢结构材料本身具有良好的韧性，在钢结构施工中，变形可承受较大的动荷载。与此同时，钢结构应用于建筑工程中，能大大缩短施工周期，保证工程质量和工作效率。钢构的机械化程度较高，能保证建筑物的精确度和密封性。
2建筑钢结构的优点
2.1施工简单
钢结构在密度、强度方面均优于混凝土。当设计大跨度建筑时，在同一跨度下，钢结构的总重量比混凝土轻得多，材料、运输和吊装费用都大大降低。钢构材料是标准化的材料，在生产过程中可大量生产。生产车间一般按标准现场组装安装，便于准确快速地施工。另外，在钢结构施工过程中，消除了模板支撑、钢筋绑扎、浇注混凝土、养护养护等诸多复杂工序，极大地缩短了施工周期，体现了钢结构施工简便高效的特点。
2.2抗震性高
建筑用钢结构的主要结构材料是各种钢种，如碳素结构、低合金高强度钢、热轧钢板、热轧薄壁钢、镀锌冷弯钢等，与用混凝土制成的建筑结构相比，它具有较轻的自重和较好的延展性，因此钢结构的抗震性能非常好。
2.3精确度高
由于钢结构构件具有较好的韧性和可塑性，建筑考虑采用跨度钢结构时也应考虑采用跨度钢结构，因为钢结构具有较大的灵活性，因此其应力分布及相关工程力学计算，精度较高，可广泛应用于建筑生产。
3钢结构稳定性设计原则与计算方法分析
3.1钢结构稳定性设计原则分析
稳定是建筑用钢结构设计的重点。建筑物的强度是由钢决定的，但强度和稳定度并非同一问题，因此有必要区分两者。钢结构稳定性设计中，首先要找出钢结构失稳原因。一般而言，引起结构失稳的原因是结构内、外力失衡。在外载荷和内阻不平衡的情况下，钢结构会发生变形。事实上，变形的根源是强度问题。为解决钢结构不稳定设计问题，必须在钢结构设计中保证其构件的稳定性指标和整体结构的稳定性指标。平面体系在钢结构框架和桁架的设计中，要正确地运用，使框架和桁架有较强的稳定性，然后逐步扩展到钢结构体系的稳定性，以保证钢结构整体设计趋于稳定。第二，在钢结构设计中，必须采用专业结构计算，计算荷载，确保钢结构受力状况与实际相符，最终施工图应采用相同计算模型选择构件，如钢结构框架设计具有良好的稳定性，整体模型计算结果与实际基本相符，可保证框架具有良好的稳定性。
3.2钢结构稳定性设计的分析
3.2.1静力平衡法
静平衡法又称静平衡法，是计算屈曲荷载的常用方法。在发生细小屈服后，通过对结构的力学状态分析，采用方程组求解，得到结构体系的最小化问题，即结构体系的分叉屈曲荷载，而得到的最小化问题。静平衡法是钢结构设计中最常用的方法。
3.2.2振动法
振动法主要是在结构处于平衡状态时，对结构施加微小的干扰使其发生振动，然后根据自由振动原理确定结构的临界荷载。当钢结构振动时的荷载大于极限荷载时的低稳态时，加速度方向与变形方向相反，振动会在不短的时间内呈现收敛状态，并逐渐趋于静止，此时此类钢结构在设计中处于稳定平衡状态。
3.2.3能量法
该方法又称“铁木辛柯法”，主要是利用能量守恒原理，求出钢结构在保守体系处于平衡状态时，结构中储存的应变能会等效于外力所产生的功，公式如下：Δ； U=Δ； W，其中应变能增量用Δ； U表示。在受外力作用时，当结构发生微小变化时，结构的总势能不发生变化，即所谓的势能驻值原理，它的关系式为：δ；π；=0，其中，结构的总势能以δ；π来表示。
4钢结构设计中稳定性增加的方法分析
4.1总体稳定性增加分析
为适应当代建筑工程的需要，我国应大力加强对建筑钢结构稳定性的分析，在实际的钢结构设计和分析中，发散出的思想，不限于单一的结构设计思想，应结合建筑工程的实际情况，发散出钢结构设计思想。由于各种建筑形式的设计方法各不相同，所以在钢结构设计中也存在着一些差异，但是，提高钢结构整体的稳定性设计，在设计时应选用一些较成熟的技术设计方法，如对称结构设计，除了考虑建筑的水平荷载系数、地震系数等，还要反复检查，比较，最佳，最适合建筑钢结构的设计。
4.2构建完善的预张拉结构理论体系分析
对于较稳定的钢结构，应在设计中建立较完善的预张拉结构理论体系，在建筑钢结构设计中，应建立完整的预张拉结构理论体系，然后再根据理论对设计结果进行进一步分析，可以得到较准确的设计结果，使钢结构的稳定性更强。
4.3增加钢结构节点连接设计的稳定性分析
以往，为了节省钢结构建筑的设计过程，通常将钢结构中柱、梁的节点连接简化为刚性连接或理想的铰接形式。但钢结构梁柱连接简化为刚性连接时，易发生夹角变形。另外，钢结构的梁和柱都被看作是理想的铰接节点，其弯矩在后期不会发生转移。因此，将钢结构梁柱节点简化为刚性连接，会使建筑钢结构设计框架的侧向位移估算值降低，从而高估梁柱节点刚度估算值。但将其简化为理想铰，估算的梁柱连接刚度过高，估算的钢结构整体稳定能力理论值偏大，导致实际建筑稳定性差。在进行钢结构稳定性设计时，节点连接的稳定性是必须考虑的因素。
4.4应用复合材料进钢材料加固设计
在对建筑钢结构进行稳定性设计时，必须要考虑到钢结构材料本身的缺陷问题。在进行钢材料加工与制作的过程中，所使用到的原料质量、配比不同也就导致生产的钢材强度和硬度不一，本身就存在普通钢材和高精度钢材这样的差异。另外由于钢材料自身的耐热性以及抗腐蚀性较弱，在使用的过程中很容易出现腐蚀而导致结构失稳。为了改善这一情况，就要在钢结构设计的过程中通过相应的复合材料来对钢材表面进行加固处理。目前普遍应用纤维增强复合材料来进行刚才表面的处理，纤维增强复合材料能够弥补钢材料本身耐热性以及耐腐蚀性较差的弱点，同时还能够分担钢结构所承受的部分荷载力，从而减少构件应力。除此之外由于纤维增强复合材料使用成本较低，方便后期进行修复和二次加固，能够极大的延长建筑钢结构的使用寿命。
结语
总而言之，建筑钢结构稳定性的设计需要专业的设计和多方面的考虑，在综合分析保证建筑钢结构稳定足够的前提下，进行后续施工过程。保证建筑物的安全，才能使我国的建筑事业持续、稳定地发展。
参考文献
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