摘要:近些年来我国的建筑行业发展迅速,而在建筑行业中建筑钢结构凭其显著优势得到了相当广泛和充分的应用,当然,随之而来的也会有各个方面的问题,其中在建筑行业内表现最为突出的一点就是钢结构设计的稳定性问题。本文根据实际问题对建筑工程项目中钢结构设计的稳定性进行研究,目的在于探究其稳定性提高的措施和方法,望可以在此基础上来有效提高钢结构施工的安全性和施工效益,在节约施工成本的基础之上进一步保障其稳定性。
关键词:建筑工程;钢结构设计;稳定性分析
前言
在建筑工程项目中钢结构设计除了需要遵守现行国家的相关规定之外,还要与建筑设计相配合,根据所设计房屋的高度和抗震设防烈度,综合考虑其特点和使用功能、荷载性质、材料供应、制作安装以及施工条件等因素,这就需要选用抗震和抗风性能好且又经济合理的结构体系。
1建筑工程项目中钢结构稳定性设计的特点
一是要充分而全面的考虑到建筑的设计高度、抗震强度等多方面的因素,结合建筑自身的特点、使用功能、施工条件、环境条件、施工水平、荷载种类和性质、材料质量与发展水平等多方面客观条件,最终尽可能的选择出最优化的结构体系设计来,经济合理的同时保证安全高效。
二是要根据钢结构自身的多样性,根据建筑实际用途,通常会对钢结构有不同程度的安全要求和形式要求,而这样一些要求的满足都需要从钢结构的设计当中体现出来,在对多种多样钢结构形式进行考虑和设计时,还是有迹可循的。通常来说,无论什么样形式的钢结构,在对其进行设计的过程当中都需要特别注意其相关受压部位,基于此来探究和分析钢构件的稳定性;与此同时还需要注意的事是,即便部分钢结构本身不受压,但是如果由于外力作用导致钢结构变形的话,也同样还是会导致钢结构由不受压转变成为受压,这一点也是要考虑在内的。其次就是钢结构自身具有整体性,这一点是毫无疑问的,单一的钢构件不可能完全在大型建筑当中发挥作用,因此都是通过科学的连接方式以整体的形式来保障安全性,这意味着对钢结构稳定性进行分析需要从整体角度来看,但仍然需要关注其微观层面,包括部分内部结构,包括单一钢构件的受损状况等,尽可能避免钢结构的安全稳定性的因小失大。
三是钢结构相关性的特点,其实这一点和钢结构的整体性是息息相关的,正是因为钢结构整体性,所以其内部结构之间功能作用的发挥和安全稳定的保障都是有密不可分的关联的,部件的不安全因素将会威胁整体的安全性。尤其需要注意的是,钢结构依靠各种连接方式连接到一起,查看其连接部位是否存在缺陷是特别需要注意的地方,否则影响面会非常广,对整体的影响就更为复杂和难以排除。
2目前建筑工程项目中钢结构设计存在的问题
由于钢结构自身具有的一些独有的特色,使它应用在建筑工程项目中时可以获得很好的效益。但是从长久的实践结果来分析,钢结构也存在着一些不可避免的弊端,给建筑安全造成了一定的影响。其主要表现在以下几个方面,首先钢材本身就存在着各种不足,比如在抗腐蚀性和耐火性方面,钢材的耐受力并不高;其次在建筑工程施工过程中,要应用钢结构,就必须要进行较为严密的防护,这样所需要花费的成本会更高;最后在钢结构的施工过程中,如果温度超过150℃,就已经超过了钢结构的耐受力,这很容易使得钢结构发生变形等,给施工造成一定的安全威胁;还有一点就是因为钢结构自身的特点,在开展施工的过程中会受到比较大的负荷,稳定性就会受到一定的影响,这些都是钢结构自身各种弊端中较为典型的一些问题。
3影响建筑工程项目中钢结构稳定性设计的因素
钢结构稳定性设计原则的提出实际上就是基于钢结构稳定性设计的具体特点,其特点具体包括以下三个方面:一是整体刚度与钢结构失稳之间的关系,这样两者之间的关系十分密切,钢结构刚度好坏直接由其整体构成来决定,正是因为这样,钢结构稳定性就成为了钢结构的重要问题。二是钢结构的整体稳定性问题,上文当中已经明确指出,无论是钢结构整体还是钢结构的组成部分,其性能都会对钢结构整体稳定性产生较大影响,因此在实际建设过程当中,在对钢结构稳定性问题进行处理时,就要把握整体观念,并于此同时关注结构内部各个层面的状况,如发现钢结构内部出现细小变形,就要考虑到这非常有可能对钢结构的整体内力分布带来影响,最终影响整体的承载能力。最后就是钢结构稳定具有相关性的问题,这同样是需要设计师需要特别关注的地方。
4建筑工程项目中钢结构稳定性设计的方法
在对建筑工程项目进行实际操作时,主要是在需承担的外力的情况和作用下来探讨钢结构稳定性的相关问题,所以关于这一方面的研究结构以及相关构件的失稳性保持同步,可以采用以下三种方法进行有效分析:
4.1静力法
通常所说的静力法就是要根据已经出现了的细微的一些形状的后的一些结构受力的条件,依据这些条件来建立较为“平衡的微分方程”。从这些方程里来具体的计算出临界的相关荷载。在具体实际应用中,若构建相关的平衡微分方程,需要遵守下面的设定:构件应该为截面的白杆,其压力要始终遵循之前的轴线进行作用。
4.2动力法
一般情况下都是在处于平衡状态之下的结构体系中来研究动力法的,所以若是在上面增加较小的干扰,就会导致其发生一定的振动。而在这种情况下所产生的结构变形和钢结构振动加速,均与整体结构的荷载产生密切的联系。遇到荷载值比较低,超过了钢结构自身稳定性的极限荷载值时,会出现加速度和之前的钢结构变形的具体方向相反的状况。
4.3能量法
如果钢结构需要承载一定的保守力,那么在建筑工程项目实际的操作中,就能够使已经具有了变形结构的相关受力条件来构建总体的势能。同样如果钢结构处在比较平衡的状态,则需要计算其总体势能。要结合相关势能驻值的原理,将总体势能从一阶变分为零,以此来得出平衡的方程,再结合平衡方程来得出分岔屈曲荷载。
5建筑工程项目的稳定性设计需注意的问题
在建筑工程项目的钢结构设计过程中,应当注意钢结构的设计并需要区分为高层和低层住宅两种情况。为了能够满足抗震和抗压的需要,钢结构类型的住宅应当确保控制在12层以下。在实际操作中对钢结构的规则性则会对住宅建成之后的抗震性造成比较大的影响。所以,在进行钢结构的布置时,应该尽力的做到规则和堆成,以免在发生地震时,产生比较大的破坏。
由于科学技术的不断发展,计算机软件技术也得到了比较好的发展前景,所以在进行钢结构的设计过程中,可以引入计算机辅助系统,通过计算机的帮助完成平面强度和钢结构稳定性的计算。因此,在钢结构稳定性的设计过程中,可以发挥计算机的作用,最大限度的提升工作效率。在对钢结构稳定性问题进行研究和分析时,都是基于外荷载作用的前提之下进行的,因此对变形以及对结构或构件失稳的情况必须同步进行,上文当中提出两种常见的有效方法,静力法和动力法,它们都是结合已经发生了微小变形的钢结构受力条件来建立平衡微分方程,基于此获得临界载荷,从而对钢结构的稳定性进行确定。
6结语
总而言之,本文除了对钢结构稳定性原则与设计要点做了简要介绍之外。同时也提出了针对建筑工程项目稳定性设计的问题,并提出了稳定设计的原则。希望本文能对今后的研究提供借鉴,能使钢结构稳定性研究更加深入,并最终解决实际应用中的问题。
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