淺談建筑工程鋼結構設計穩定性原則和設計要點摘要：新時代，我國工業迅猛發展，需要越來越多的廠房，給建筑行業帶來了挑戰。鋼結構受到當代人們的廣泛認可，被應用于各種類型的建筑物建設過程中，相比于傳統磚石、砼結構，其具有力學、材料等應用優勢。通過分析鋼結構應用情況可知，在建筑工程中鋼結構設計穩定性十分重要。關鍵詞：建筑工程；鋼結構；設計;光明文化藝術中心項目引言：建筑工程鋼結構設計關乎到建筑物穩定性，對建筑質量具有較高影響，因此，研究穩定性設計原則與要點具有現實意義。通過規范、科學的穩定性設計能夠充分發揮鋼結構作用，增強建筑工程安全性、穩固性，保障人們的生命財產安全。鋼結構設計穩定性概述建筑工程鋼結構具有多樣性特點，其穩定性主要體現在鋼結構設計環節，即鋼結構承載力設計部分，開展該部分設計工作時需要重點分析鋼結構穩定性。鋼結構在應用過程中容易出現結構變形，導致未承載部分荷載，進而引發穩定性問題。鋼結構設計要求多種結構吻合，若局部出現設計瑕疵會影響其他部分。另外，鋼結構由眾多構件組成，因此其若出現整體失穩情況，會影響其他構件。2.鋼結構設計穩定性原則2.1結構穩定設計原則鋼結構較為特殊，其設計工藝相對復雜，在開展設計工作時需要依托于信息技術檢測質量，只有在確保質量達標的情況下才能夠將設計圖紙運用于建筑工程實際施工中。實施檢測工作時需要將鋼結構水平承載、抗震系數以及結構阻尼比等作為參數，設計師在設計環節需要結合施工現場自然環境，確定其水平荷載系數，進而保證水平層面穩固。鋼結構整體穩固十分重要，保證整體穩固是設計重點，不管應用何種設計技術，必須將穩定性置于首位。鋼結構構件對其穩定性有重要影響，容易埋下安全隱患，嚴重的甚至可能引發安全事故。基于此，設計師必須樹立安全意識，應用科學、規范、合理的方法進行設計，以形成更多優質產品。2.2剪力調整設計原則目前，建筑工程形態愈加復雜，不對稱設計廣泛存在于建筑施工中，其逐漸形成了一種建筑潮流，因此，斜柱使用頻率越來越高，斜柱相較于垂直構件其具有一定的傾斜角度，想要保證建筑物穩定就必須設計一定的剪力。設計師在設計鋼結構具體內容時，通常會為了簡便，將垂直構件表述為柱子，將斜柱表述為斜桿，這種設計方式雖然不會影響建筑物實際穩定性，但若調整剪力容易受到干擾。于斜柱來講，它具有水平受力的功能，但是垂直向也需要荷載，若設計師忽略了垂直向的荷載，則會造成剪力誤差，進而影響建筑工程鋼結構穩定性。基于此，設計師在實際設計環節，結合建筑工程實際狀態，若需要進行剪力設計，必須堅持剪力調整設計原則，針對具體施工狀態靈活調整剪力，進而保障鋼結構穩定性。2.3強柱弱梁設計原則若鋼結構設計具有實效性，質量較高，則若水平承載過大或者需要強力荷載，塑性鉸會出現在梁上，但若其設計質量較低，其會出現在柱子上。基于強柱弱梁設計原則能夠增強鋼結構抗壓能力，以提高強力下的鋼結構荷載能力，使其能夠快速恢復到正常狀態。目前鋼結構穩定性在設計方面需要對其進行分析與計算，進而保證塑性鉸能夠呈現在梁上。需要構造與計算相一致，在設計時要求計算結構與實際構造相一致，特別是注意鋼結構的抗震效果，要求其性能與建筑工程結構相符。3.鋼結構設計要點3.1材料選擇設計師在開展鋼結構設計工作時，應當選擇高品質的鋼結構材料，要求其與焊縫等級相匹配，在開始設計前，應當制定科學、規范的設計計劃，了解設計計劃中對鋼材、焊縫等質量的要求，進而選擇適宜的鋼材。在選擇與采購鋼材的過程中應以選擇屈服強度、抗拉伸性能等高的材料，達到實際施工要求。在進行焊縫施工時，應當明確施工要求，應用先進的施工技術，進而確保施工質量。另外，當兩種不同鋼號焊接時,宜采用與強度較低鋼號匹配的焊條或焊絲。承受直接動荷載的焊接連接或重要的厚板焊接等宜選用低氫型焊條。最后，焊絲焊劑按以下要求選用,選用時應根據焊接工藝的具體情況作出適當修正,必要時通過試驗確定。(1)焊絲應符合國家標準《熔化焊用鋼絲》GB/T14957、《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》GB/T8110及《碳鋼藥芯焊絲》GB/T10045、《低合金鋼藥芯焊絲》GB/T17493的規定。(2)埋弧焊用焊絲和焊劑應符合國家標準《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》GB/T5293、《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》GB/T12470的規定。3.2結構選型設計師在開展鋼結構設計工作時需要重視結構形式的選擇工作。鋼結構形態對建筑工程施工目標的達成和設計圖紙的落實具有重要影響。鋼結構選型期間，應當結合設計方案，立足于鋼結構整體結構體系，同時考慮力學關系，做好選型工作，進而保證鋼結構建筑物穩定性。同時，承重結構采用的鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度各硫、磷含量的合格保證,對焊接結構尚應具有碳含量的合格保證.焊接承重結構以及重要的非焊接承重結構采用的鋼材還應具有冷彎試驗的合格保證.抗震設計時,鋼材應符合以下規定:(1)鋼材的屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于0.85;(2)鋼材應有明顯的屈服臺階,且伸長率不應小于20%;(3)鋼材應有良好的焊接性和合格的沖擊韌性。3.3構件設計構件設計是鋼結構建筑設計的重要組成部分，需要保證鋼結構設計的規范性與合理性，結合施工技術要求，采購適宜的材料，保證施工順利開展，在設計其主體框架時，往往需要應用同一材質。此外，為了控制工程造價，亦可綜合選用施工材料，要求材料能夠達到相關技術要求。具體而言，鋼材強度應當大于國家相關標準。在施工環節進行構件設計時，需要確保信息技術的先進性，不斷對其進行優化和更新，做好鋼結構截面處理與計算工作，對截面進行有效優化，同時有助于簡化設計流程[1]。3.4涂裝設計鋼結構的防腐、防火涂裝設計施工具有提高鋼結構壽命、提升其性能的作用，應當保證鋼結構具有避免受到火、酸性物質等的干擾。在設計實踐中，設計師通常會選擇在表層先涂抹防腐涂料，之后再涂抹防火涂料；在內層融合使用二者，以及在關鍵部分混合使用二者，應當避免涂料相互間出現化學反應。在涂裝涂料時應當先進行除銹工作，可以使用設備處理，注意清潔鋼材表層雜質，例如灰、油污等。3.5節點設計鋼結構節點設計有助于提高建筑工程的安全、穩定性，應當在設計環節重視節點施工監管工作，設計適宜、科學的節點，同時注重考量鋼結構施工要求以及對設計有所影響的因素，進而制定科學、合理的節點設計方案，設計出穩固的鋼結構。開展設計工作的過程中應當結合施工設計要求，科學選擇節點處，通過把握施工技術，以使節點與建筑工程設計要求相符。同時，焊接工作應在焊接工程師指導下進行,應編制焊接工藝文件,并采取相應措施使結構的焊接變形和殘余應力減到最小.厚板焊接時,應注間嚴格控制焊接順序,防止產生厚度方向上的層狀撕裂.在施工中嚴格按照工藝文件中的規定的焊接方法、工藝參數、施焊順序等進行,并應符合現行國家標準《鋼結構焊接規范》GB50661及《鋼結構工程施工規范》GB50755的規定[2]。4.應用實例光明文化藝術中心位于深圳市光明區觀光路與創投路交匯處北側。本工程由深圳市光明區建筑工務局興建，建筑面積13萬㎡，整個項目由五個功能區組成，分別為演藝中心、城市規劃展覽館、美術館、圖書館、文化綜合中心。該工程鋼結構總用鋼量約為8300噸，使用到鋼結構的主要區域有：圖書館與城市規劃展廳為一座3層15.6m高桁架（連廊1）強連接，最大跨度為56m，城市規劃展廳與演藝中心為一座單層9m高桁架（連廊2）強連接，最大跨度為49m，城市展廳各層、美術館部分大跨度區域、美術館與圖書館連接區域、演藝中心大跨度樓面及屋面區域等。本工程所使用鋼材的強度等級主要有：Q235、Q345、Q420等。主要的鋼結構構件包括：鋼梁、鋼骨梁、鋼骨柱、鋼管混凝土柱、鋼骨剪力墻、鋼桁架、鋼筋桁架樓承板等。大桁架鋼結構采用液壓整體提升，大桁架鋼結構由2榀縱向主桁架（HJ1～2）和其間次梁結構組成，主桁架的弦桿和腹桿均為箱型構件，次梁為H型截面。此部分鋼結構最大標高為+32.750m，桁架自身高度16.6m，HJ-1跨度51.2m，HJ-2跨度56.35m，提升高度為17.15m，提升重量為1700t。鋼結構提升單元在其投影面正下方的地面上拼裝為整體，同時，利用兩榀主桁架預裝段設置提升牛腿（上吊點），共4組。每組上吊點處配置2臺YS-SJ-405型液壓提升器，共8臺液壓提升器。在提升單元的桁架下弦桿與上吊點對應位置處安裝提升臨時牛腿（下吊點），上下吊點間通過專用底錨和專用鋼絞線連接，利用液壓同步提升系統將鋼桁架結構提升單元一次性提升至安裝標高處，進行主桁架對接以及后裝桿件的安裝。鋼結構深化設計時，為配合現場安裝需要，將部分構件設計成后裝段，并且在提升上下吊點內部設計額外加勁板，保證在提升時無應力變形。該項目大桁架在整體提升后，鋼構接口偏差在5mm以內，且在提升過程中對其進行應力、應變監測，監測結果均在設計允許范圍內。可以說該項目在鋼結構深化設計過程中，充分考慮到現場安裝方案，進行局部加強，不但節省整體建造成本，也滿足規范要求，是一個成功的鋼結構應用案例。結論：簡而言之，社會經濟的發展，進