建筑钢结构主体稳定性设计分析

２Ｑ！　Ｑ：Ｑ鱼（　）　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　

建筑钢结构主体稳定性设计分析　

陈波周红莲　

（１．四川省建筑设计院，四川成都６１００００；２．成都龙湖锦华置业有限公司，四川成都６１００００）　建筑技术　

摘要：随着我国建筑行业的不断发展，社会各界对工程的质量要求变得越来越高了。为了保证我国工程建筑的质量，在工　

程建筑的过程中，应该采用更加安全，强度更高的钢结构，因为这种结构不仅增加了建筑的稳定性，还保证了建筑工程的安　

全。但是随着钢结构的广泛使用，钢结构在稳定性的设计上存在的问题逐渐凸显出来，对建筑的质量造成了一定的影响，因　

此在钢结构的稳定性设计上，应该积极采取措施，使钢结构的主体稳定性更强。　

关键词：钢结构；主体稳定性；设计方法；分析　

中图分类号：Ｔｕ３９　文献标识码：Ａ　

钢结构因为具有稳定性强、重量轻　

等特点被广泛应用于工程建筑中，对建　

筑主体的稳定性产生重要影响，避免了　

房屋倒塌的现象，保证了国家及人民的　

财产安全，但是在建筑钢主体的稳定性　

设计上还存在一定的问题，这也是工程　

建筑的稳定性受到影响的主要原因，因　

此在建筑钢结构主体稳定性的设计上，　

要积极采取措施，规避可能出现的问题。　

一、建筑钢结构的优点　

１钢结构材料的抗震性高　

在工程建筑中所使用的钢结构主要　

是由钢板、冷加工的薄型钢板或是热轧　

型钢等材料制作而来的，所以与混凝土　

制成的结构相比具有重量轻、延展性强　

的优点。因为这些钢材料的的强度高，具　

有较高的可塑性，同时柔韧性更强，能满　

足工程建筑的不同需要，因此在工程建　

筑的过程中被广泛的使用。且钢结构具　

有较高的延展性，所以具有很强的抗震　

性，所以当发生地震时，具有较强的缓冲　

作用，与传统的混凝土结构相比安全性　更高，适用于地震多发的地区。　

２钢结构材料的精确度高　

在工程建筑的过程中，要根据建筑　

的实际情况选择不同材料，进行建筑结　

构建设。如果是大跨度的建筑，则可以采　

用钢结构，因为这种材料的结构具有较　

高的韧性和可塑性。如果在建筑的过程　

中需要较高的稳定性，那么就更应该采　

用这种钢结构，因为这种材料在一定范　

围内的应力幅度具有很强的弹性，所以　

如果建筑需要非常精确的施工，那么这　

种钢建筑在受力的情况下与工程建筑的　

力学计算方法比较符合，与混凝土结构　

相比更加精确，所以可以被广泛使用。　

３钢结构的建筑施工简便　

建筑钢结构的制作过程非常简单，　

因为主要是由钢板、冷加工的薄型钢板　

或是热轧型钢为材料制作而来的，所以　

在制造的过程中所使用的材料非常单　

一，制作的方法也很简单。这些材料的强　

度和密度比混凝土大，但重量却轻很多，　

因此如果是在同样跨度且能承受同样强　度的情况下，钢结构比混凝土结构的重　

量要轻很多，材料的运输成本更低，因此　

如果是远距离运输的话会比使用混凝土　

材料节省很多成本。工程的施工更加简　

便，且施工周期短，有利于节省建筑成　

本。　

在钢结构的施工过程中，采用的是　

干施工的方式，所以在是施工的过程中　

会产生很少的施工噪音，比混凝土结构　

的施工更加环保，在施工的过程中也不　

会产生钢结构垃圾，有利于我国建筑行　

业的可持续发展。　

二、建筑钢结构的缺点　

虽然与混凝土结构相比钢结构存在　

很多的优点，但是由于施工条件的限制，　

在施工的过程中受到各种因素的制约，　

在使用钢结构的过程中也会出现相应的　

问题，在工程建筑中应认识到钢结构存　

在的问题，及时采取措施进行规避，保证　

工程建筑的整体质量。　

１钢建筑材料自身存在的缺点　

与混凝土结构相比，钢结构的最大　

原地面下９．６ｍ。场地北侧距基坑边线约　

１　１米。西侧为５层的学校教学楼（人工挖　

孔桩基础）及７层的教师住宅楼（天然地　

基），距基坑边线约６．８ｍ，南侧为３－６层的　

居民住宅旧楼（天然地基），距基坑边线约　

１０．２ｍ，东侧距基坑边线约８．１ｍ。　

（二）既有建筑物的监测保护措施　

每栋既有建筑物的监测内容：①垂　

直沉降：用水准仪，按建筑物距基坑边线　

的距离在建筑物远、中、近设三个观测　

点；②倾斜：用经纬仪，同样设远、中、近　

三个点；③裂缝：用裂缝观测仪，远、中、　

近不少于三点。　

１监测　

由于本工程所处周边环境较为复杂，　

在施工过程中应加强监测。为预防不必要　

的纠纷，对周围建筑物在基坑开挖前进行　

全面检测、拍照、存档以备查。施工监测的　

目的就是为了获取整体结构系统及场区　

周围建筑物的准确位置信息，以便了解其　

变化的态势，同时，利用监控信息的反馈　

分析，更好地预测系统的变化趋势，及时　

指导施工，必要时可通过修改原始设计，　

确保工期和施工安全。　

－１　９０－　中国新技术新产品　本工程共布置４２个水平位移监测　

点、６６个竖向沉降监测点和９个地下水位　

观测井。基坑周边水平位移预警值为　

４０ｍｍ，最大竖向沉降预警值为￣０ｍｍｏ　

２问题处理　

施工过程中基坑北侧曾出现较大水　

平位移，通过分析，造成基坑水平位移的　

原因是该处有一紧挨基坑的２层观景楼　

荷载略超过设计允许堆载２５ｋＰａ，观景楼　

的景观游泳池注水导致游泳池产生的荷　

载增大、进一步导致了基坑的水平位移的　

急剧增大。针对上述情况，采取的解决方　

案是：　

①减小基坑超载，将观景楼景观游泳　

池的水全部抽干；　

②观景楼范围围护桩桩间均在一４．２ｍ　

处增设一道锚杆，锚杆采用　２８ｍｍ钢　

筋，孔径为１３０ｍｍ，长度１８ｍ，入射角为　

２５。，腰梁采用Ｑ３４５１２０］的槽钢；　

③加大观测频率，若水平位移进一步　

发展则进行回填土方。　

通过以上技术措施确保了基坑支护　

结构的安全，实际效果明显，基坑变形未　

进一步发展，地下室施工基本未受影响。　现场监测数据显示，沉降和水平位移量增　

大主要发生在基坑底人工挖孔桩开挖和　

爆破期间，在基坑土方开挖和桩基及地下　

结构施工过程中，部分监测数据接近预警　

指标，但未对周边建筑物、地下管线及支　

护结构本身造成不良影响。　

结语　

基坑的安全，是周边建筑物安全的基　

本保证。　

参考文献　

［１ｌＪＧＪ　１２０—２０１２，建筑基坑支护技术规程　

【Ｓ］．　

［２】ＪＧＪ　１０６－２００３，建筑基桩检测技术规范　

【Ｓ】．

　建筑技术　２Ｑ１　Ｑ：Ｑ鱼（工）　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　

弱点就是耐腐蚀性和抗火性较弱，因此　

若果在施工的过程中温度超过１５０摄氏　

度，那么钢结构就会出现问题。在建筑的　

过程中就需要对钢结构进行防护，而这　

些隔热设施的使用又会增加建筑的成　

本，所以在具体的工程建筑过程中，应该　

根据工程施工的具体情况，选取结构材　

料。　

另外，虽然钢结构就有较高的强度，　

但是在钢结构的实际应用中，通常选取　

强度较低的构件，且这些构件的横截面　

多是以薄壁的形式出现，使建筑钢结构　

的整体稳定性受到了限制。在具体的施　

工中通常容易出现只重视钢结构的稳定　

性忽视了其强度的充分发挥，造成建筑　

材料浪费的现象，工程的整体质量也得　

不到保证。　

２钢结构设计上存在的缺陷　

在钢结构的建筑施工过程中，还存　

在设计不合理的现象，使钢结构的各种　

特性不能得到充分发挥，增加了钢结构　

的不稳定性，因此在钢结构的设计过程　

中必须遵循一定的设计原则，保证工程　

建筑的稳定性，规避在建筑过程中对钢　

结构造成的不利影响，保证工程建筑的　

质量。　

三、建筑钢结构主体稳定性设计　

在钢结构稳定性的设计过程中，必　

须对原有的设计方法进行变革，并遵循　

一定的设计原则。在设计的过程中，充分　

发挥钢结构的各种优势，同时规避钢结　

构存在的缺点，使工程建筑的钢结构稳　

定性更强，保证工程建筑的整体质量。　

１建筑钢结构主体稳定性设计的原　

则　

在建筑钢结构稳定性设计的过程　

中，应该将钢结构的稳定性与强度区分　

开来，因为在实际的建筑过程中，只有将　

二者区分开来，才能保证钢结构的各项　

优势得到充分发挥。在钢结构的设计过　

程中一定要以全局的眼光来进行钢结构　

的整体布局，只有这样才能保证工程建　

筑的整体稳定性，同时还要保证钢结构　

的每一个布局的稳定性，因为在工程建　

筑的过程中，钢结构的整体与局部是相　

互依存的，在具体的设计过程中，可以在　

保证钢结构整体稳定性的情况下，设计　

必要的支撑构件，来保证工程建筑的整　

体稳定性。　

在建筑钢结构稳定性的设计过程　

中，结构设计简图和计算方法所依据的　

简图必须在一致的情况下进行，因为在　

钢结构的实际设计中只对框架柱的稳定　

性进行设计，而不对每一层框架做稳定　

性分析，造成这种现象的原因是在工程　

建筑的过程中，涉及到众多的框架，在实　

际的工作中对每一个框架都做稳定性分　

析是不现实的，所以在工程设计的过程　

中，通常计算框架柱的稳定性，因为在实　

际的计算过程中，框架柱的稳定性与框　

架的稳定性是一致的。在进行框架柱稳　

定性的计算时，需要用到柱长度计算系　数。但是在实际的计算过程中，往往容易　

出现设计的框架不符合实际条件，使框　

架柱的计算无法具体实行。　

在钢结构的细部构造上也应该进行　

细致的稳定型设计，同样钢结构的构件　

稳定性也应该被充分的考虑在内。在构　

件的细部设计上，如果对细部的传递弯　

矩与不传递弯矩之间的节点有具体的要　

求，应该在充分考虑构件柔韧性与刚性　

的情况下，根据工程结构的不同强度要　

求作出具体的计算。　

２建筑钢结构稳定性的设计特点　

在建筑钢结构的稳定性设计过程　

中，必须先了解设计过程中的特点，只有　

这样才能保证工程设计的整体质量。首　

先，在钢结构稳定性的设计过程中，要在　

钢结构的整体上进行充分分析，保证各　

个钢件的稳定性。在钢结构稳定性的设　

计过程中，轴心压杆的稳定性计算通常　

采用折减系数法或是临界压力求解法，　

这两种计算方法，对钢结构的失稳及整　

体刚度的计算具有重要作用。在钢结构　

的弹性稳定性计算中，应该首先应用柔　

性构件的第二阶分析法，因为在弹性结　

构的计算中柔性构件的弹性会对钢结构　

的整体稳定性产生影响，所以在设计时，　

应该在钢结构整体稳定性的情况下进行　

计算，使钢结构的整体稳定性得到保证，　

弹性较大结构的稳定性也能得到保证，　

且使这部分建筑结构的精确度更高。　

３在钢结构稳定性设计过程中需要　

注意的问题　

在钢结构稳定性的设计过程中，不　

能一味的采取统一的设计方法，在实际　的设计过程中应该充分考虑工程建筑的　

具体情况。比如，如今的工程建筑可以分　

为多层建筑和低层建筑，建筑物的层数　

不同，对钢结构的稳定性的要求是不同　

的，通常只有１２层以下的建筑材料适用　

于钢结构，同时为了提高钢结构的稳定　

性，应尽量设计对称的建筑，保证建筑工　

程在遇到地震时，具有较高的稳定性，对　

建筑的损坏降到最低。　

在钢结构的建设过程中，还应保证　

钢构件的稳定性及强度能达到标准，可　

以根据构件的厚度和长度的比值，设计　

稳定性最强的构件。如果钢构件在钢结　

构整体失效前已经发生了屈曲，则需要　

通过钢构件的屈曲强度来增加构件整体　

的承载力。　

在钢结构稳定性设计的过程中，还　

可以借助于先进的计算机软件，对一些　

复杂的计算，计算机比人的计算准确度　

更高，同时也提高了钢建筑稳定性计算　

的效率，可以将其作为钢建筑稳定性设　

计的辅助工具。　

结语　

在工程建筑的过程中，为了保证建　

筑的稳定性，必须根据工程建筑的实际　

情况进行选择，因为钢结构具有的众多