（山东弘毅工程设计有限公司 山东新达工程设计有限公司 山东潍坊 261061）
摘要：钢结构具有较轻的自重，较高的强度特点，广泛应用于建筑工程设计。随着当前重点项目的持续开发以及相关体系的逐步建立及完善，在钢结构上也有了较大的发展。但在最初设计钢结构时因受到种种因素影响，钢结构设计中存在不少不稳定因素，可能导致意外事故发生。所以设计人员应充分认识钢结构的固有缺陷，采取合理的应对方法，避免事故的发生。
关键词：建筑；钢结构；设计；稳定性
一、钢结构应用于建筑工程中的缺陷分析
在土建工程项目建设中，钢结构的应用为项目创造了更高的经济效益，然而回顾钢结构的长期应用实践我们发现，钢结构同样存在不少缺点：①钢材性能。主要表现在钢材耐受能力方面，限于材质问题导致其耐腐蚀性能和耐火性能不高。所以将钢结构应用于建筑项目设计中往往需要严密防护，导致建设成本大大升高。②钢结构耐热性能。由于施工过程中，如果局部温度过高依然会影响钢结构，导致弯曲形变等问题，需要设置隔热层提供保护。③钢结构材料强度性能。从整体上来看一些钢结构构件强度不足，其大多以薄壁形式出现，整体截面面积较小，一旦承受过大负荷则有可能危及构件整体的稳定性。
二、建筑钢结构的稳定性设计原则
强度、刚度和稳定性是三个不同的概念，强度表示结构中的材料能够承受的最大应力，刚度表示其抵抗变形的能力，失稳表示结构不再能够保持原来的平衡状态继续承受附加荷载（虽然此时最大应力达不到材料的屈服强度）。强度和稳定性代表结构的极限状态，即结构不再有继续承受荷载、抵抗进一步变形的能力，刚度到了零的状态。因此刚度这一概念对于描述结构的状态更为重要，刚度在结构性质中居第一位。为了更好的保证钢结构设计中构件的稳定性，实际设计时必须遵守建筑钢结构的稳定性设计原则，包括：①构成部分及整体框架这两个层面稳定性的差异；②剪力调整；③强柱弱梁的设计。一般都能通过这三个方面的设计来保障钢结构在施工及使用时不会产生不稳定的情况。
2.1各个层面确保稳定性。钢结构最明显特性是其机能出色，然而这个特性使其出色的同时也决定了其前期的工程设计是很繁杂的，设计者不但要很专业的数据整理，而且要对钢结构的各个工艺标准进行严格的查验，必须在每个方面达到标准后才可以把质量过关的钢结构投产到施工和使用中。由于钢结构有关的技术数据很多，其中包含结构的阻尼比、水平载荷系数、抗震强度等等，下面以水平载荷系数作为例子来分析，建筑必须处在十分良好的状况下水平载荷系数才是零，然而在实际的环境中是很难达到的，风载荷都会在不同的水准上对水平方向上的建筑稳定性产生作用，由于这些现实情况，设计者需要依据本地的实质环境状况来设计水平载荷系数，最后防止建筑由于稳定性的因素造成的破坏。
2.2剪力调整问题。剪力调整问题也是钢结构稳定性设计过程当中需要高度关注和重视的一个问题，这主要是因为随着我们国家经济水平和技术水平的持续提高，建筑楼层越来越高，建筑形式也越来越复杂，斜柱或者是不对称结构等异形结构出现的频率非常之高，这无疑对建筑稳定性设计提出了更高的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前为止，我们国家在进行建筑设计时多采用简化的方式来进行处理，如竖向构件简化为柱子，斜构件简化成斜杆等，通常情况下这样一种简化并不会产生太大的问题，但是在进行框架柱剪力调整时就会有非常严重的影响，这主要是由斜撑的特点和作用来决定的，斜撑主要还是用作水平方向的支撑，但仍然需要承受竖向上一定的载荷，这样一部分载荷产生的剪力是不能够忽略的，因此，剪力调整问题的良好处理将在相当大程度上提升钢结构设计的稳定程度。
2.3强柱弱梁的设计。强柱弱梁注重的是建筑设计中柱、梁的整体性问题，这是由于钢结构在面临很大的载荷时需要塑性铰出现在梁上而不是柱子上，这样才可以确保钢结构整体在使用过程当中不会产生瞬间损坏，并且在经过一定的外力作用后还能够在很短的时间内快速恢复原始形态。国家的标准对于这些方面有比较明了的规则和条件，强柱弱梁的设计必须对其弹塑性进行计算和分析，只有满足以上要求时才能够认为其合格可用。
三、建筑钢结构的优势与不足
3.1钢结构的材料优势
建筑钢结构是由热轧钢板、钢或冲压成型的薄壁型钢，与建筑材料如混凝土相比，钢具有很多优点：第一，塑性好、高强度、韧性好，高强度使它适合高加载和高跨距的结构和部件，而高延展性和高适应性和高韧性高度适应动态负载时，不容易因超载而突然失效，钢还具有良好的能量吸收能力以及高延展性，这些能力使钢具有优良的抗震性。
3.2钢结构在建筑上的应用优势
在建筑应用中，钢具有的这些独有的特点是砖混结构和混凝土结构不具有的。第一，钢重量轻和延展性良好，因此其有优秀的内部结构，抗震性能也因此很好，因为它的总质量小，相应地震效力也很小，其良好的延展性可以缓解地震效应；第二，钢结构还可以节省空间，混凝土施工时，管道通过梁，这样它会占用更多的空间，所以地板到天花板的净距离明显减少，如果采用钢管走在梁腹板的开口管道中，建造的同一层楼的高度，提高钢的使用可以实现的层间效应净高。此外，与传统的结构相比，要建立一个大开间的房子，高强度钢是可以简单地实现的，由此可见，钢结构很适合复杂结构和大跨度的大开间房子。
四、结构稳定性的具体分析方法
在对钢结构稳定性问题进行探究和解析的时候，都是在外荷载作用的条件下进行的，所以对变形以及对结构或构件不稳定的须同时进行，下面建议了两个常见的有用措施：第一个是静力法，所谓的静力法，实质上是通过静力平衡方法，与已产生了细微形变的钢结构受力作用相结合来创建平衡微分方程，依据此获取临界载荷，进而对钢结构的稳定性进行确认。第二个是动力法，动力法主要针对处于平衡状态的结构体系，这种体系若施加微弱的干扰就会使它产生振动，并且在这种条件下结构形变或者是振动加速度都和结构荷载有密切关系，当荷载比极限荷载值低时，加速度方向与形变方向相反，而荷载去除运动变为静止，则结构又恢复到平衡状态。
结语
随着社会经济发展迅猛，我国建筑行业也长期处于良好的发展势头当中，而建筑行业飞速发展状态下安全问题也不容小视，建筑设计师必须要在这样一个方面做足功夫。建筑中钢结构稳定性设计问题，绝非简单的在施工阶段付诸行动即可，而是需要从设计阶段就开始做好各个方面的工作，它是一项责任十分重大的任务，直接关系到人民群众的生命和安全，以及整个建筑工程本身的经济效益和社会效益。
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论文作者:卜令全,王加涛
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/5
标签：钢结构论文; 稳定性论文; 结构论文; 建筑论文; 载荷论文; 荷载论文; 剪力论文; 《电力设备》2016年第18期论文;