孟雷

众所周知，建筑工程设计是一项系统性较强的工作，其中稳定性设计是钢结构设计中较为重要的内容，必须严格遵循相关规范，结合建筑工程具体情况，充分考虑各项因素，精准进行受力分析。钢结构的承载力较强，通常都会因为失稳发生破坏，因此确保结构稳定性才能真正满足建筑使用要求。然而在实际工作开展中，钢结构失稳现象并不罕见，主要原因在于设计质量不高、设计方案不完善、设计人员专业素质较低，必须在材料选择和钢结构设计上下足功夫，以便提高设计水平，为建筑施工提供可靠依据，竭力避免钢结构失稳问题的产生，维护建筑运行的安全稳定性，为大众创造舒适化、便捷化的生活居所。

1.钢结构失稳的分类情况和产生原因

从设计角度分析钢结构的失稳问题，有针对性地加以防控，是避免类似不良现象在建筑工程设计阶段重复发生的有效措施。钢结构失稳大致包含以下几类情况：（1）分支点失稳，是由分支点结构设计不合理引发的失稳问题，钢结构的荷载是有限的，当实际荷载超过了结构的最大承载力，受力平衡被打破，钢结构稳定性就会遭到破坏。（2）极值点失稳，在异形承载和非对称结构设计中，作为偏心受压的钢结构承载能力不足，稳定性变差，将持续发生变形，进而出现失稳问题。（3）跃越失稳，指的是钢结构的平衡形式突然出现跳跃式的变化，如从受压变为受拉，原有平衡必将被打破，发生失稳破坏，给建筑安全造成严重威胁。可见钢结构稳定性与否受到荷载的影响极大，需要准确计算钢结构的承载能力，对构件屈曲后性能变化趋势进行预测，加强钢结构的稳定性设计，确保达成整体性能目标[1]。

建筑工程钢结构设计工作的不足之处主要有：（1）设计人员的实地考察不到位，对于施工现场的环境因素缺乏必要了解，仅仅根据以往经验和项目资料进行钢结构的设计，极易造成钢结构的性能不佳，无法满足建筑运行要求，在一定程度上增加了失稳问题出现的概率。（2）设计人员的专业化水平较低，责任心不强，不能严格遵守钢结构设计规范开展设计工作，对于钢结构失稳的原因掌握不够全面，采取的应对措施不具有针对性，破坏了建筑整体结构的稳定性。（3）钢结构的稳定性设计与防火、防腐、抗震等设计缺乏协同性，若考虑不够全面，建筑抗震性能没有达到规定要求，会诱发钢结构失稳问题，当地震来临时，建筑在短时间内迅速坍塌，用户很难顺利逃生，酿成的危害不可估量[2]。

2.钢结构设计稳定性原则

一般来说，充分考虑建筑不同体系及构件的稳定性需求，按照特定方法进行结构承载力的计算，做好稳定性分析，结合实际情况科学布置平面体系，保证结构受力平衡，增强结构的承载能力，这样钢结构的稳定性才能得以维系。

2.1 保证结构稳定

由于建筑工程钢结构的设计难度偏高，任何一项因素考虑不到位都有可能引起失稳问题，因此需要积极应用现代信息技术开展设计工作，加强设计人员与其他单位部门的沟通，了解业主方的真实需求及施工方的技术水平，不断优化设计方案，控制数据误差值。运用先进软件作为建筑设计的辅助工具，有利于及早发现钢结构稳定性与承载力不足的问题，经过对设计方案的持续优化，将促使钢结构设计达到相关标准，结构稳定性大大增强，有效保障了建筑用户的人身安全。

2.2 结合钢结构剪力

我国建筑行业正保持着迅猛发展态势，不规则形态的建筑成为一种潮流，给大众带来了更加新奇的审美体验，突出表现在斜柱的运用上，给钢结构稳定性设计提出了更高要求。设计人员应该在设计图纸上清晰标注斜柱的位置，充分意识到其会受到来自水平和垂直方向的共同作用，科学计算该构件受到的压力，受力分析越准确，钢结构设计依据就会越发完善，保持斜柱的受力平衡，进而满足钢结构稳定性设计要求[3]。

2.3 遵循强柱弱梁

地震灾害对建筑会造成毁灭性的打击，突然受到外界施加的极大应力，梁和柱会依次遭到破坏，等到柱子出现明显损伤时，整个建筑距离坍塌也为之不远。这就要求在进行建筑工程钢结构设计时能够遵循强柱弱梁的原则，主要目的在于将荷载分散，让塑性铰出现在梁上，延缓柱结构受到破坏的时间，这与建筑抗震设计理念相符。地震发生时，柱结构坚持时间越长，建筑整体遭到的破坏越小，在钢结构稳定性设计中这一点要着重加以考虑。

3.建筑工程中钢结构设计要点

3.1 荷载设计

相比较不规则形态的设计来说，采用对称、贯通的方式布置钢结构，可使其更好地抵御扭曲形变作用，应该确定钢结构的基准线，思考有哪些因素会影响到钢结构的稳定性，分别采取对应的措施，以增强结构设计质量。具体设计中还应考虑一些特殊情况，例如，不动铰支座要阻止梁发生位移，可允许其在平面内转动，可是单纯地考虑这点远远不够，无法保证钢结构的受力均衡，可能会在建筑运行期间出现其他不良现象。应该阻止梁绕纵轴扭转，同时，梁端截面可以自由翘曲，这是钢结构稳定性分析的临界条件，会使得到的结果更加精准，建筑整体稳定性有所提高。

3.2 材料选择

建筑施工质量受到材料的影响较大，市面上的材料质量参差不齐，材料采购和进场时的检查往往会被忽视，保管也不够细致，因材料造成的钢结构失稳应重点防范。在选择钢材时，应基于结构稳定性需求出发，保证材料的质量性能较优，符合本工程使用需求，能够为增强钢结构的稳定性增添助力。设计过程中还要进行科学的受力分析，维持建筑各部分结构受力的平衡，认真检查钢材，运用先进合理的焊接工艺将构件进行连接，提高焊接质量，将钢结构联结成为一个有机整体，将受到的应力迅速分散，有利于建筑总体承载力的提升，增强钢结构的抗压、抗拉能力，始终保持受力均衡，建筑运行就会更趋于安全。

3.3 防火设计

温度变化对钢结构稳定性的影响主要表现为：（1）弹性变形，在温度升高后，钢结构构件产生膨胀，在温度降低之后，能恢复到原状。（2）塑性变形，在温度变化之后，钢材产生变形不能恢复到原状，产生了永久变形。防火设计同样是钢结构设计中不容忽视的问题，在挑选防火材料和防火涂料时要对建筑工程的防火等级予以明确，一切都要从建筑工程的实际情况出发，确保这些施工材料能够真正满足建筑施工所需，达到建筑的防火标准，对火灾进行有力防控。如板材、钢材都要质地坚硬，强度够高，防火材料除个别节点外，所有构件均需涂抹，以进一步增强材料的防火性能，促使整个钢结构的防火水平迈上一个新台阶。此外，防火涂料要紧密黏结在钢材上，形成厚厚的一层保护层，这就要求防火涂料具有良好的黏结力，且要达到一定厚度。

3.4 防腐设计

钢材在长时间与空气和水分接触后容易生锈，严重削弱了钢材的性能，因此，除了需要对钢材进行防火处理之外，同时，钢材的防锈也非常关键，需要重视。通过对钢材进行防腐设计，提升钢结构的抗腐蚀能力。这是钢结构设计的重要工作，考虑到钢材的腐蚀会引起钢材强度和性能的下降，需要根据建筑工程所在地区的气候、地理、水文环境，制定科学的钢材防腐计划，致力于最大程度减少施工成本，扩大建筑工程的综合效益。钢材的防腐有永久性涂装和非永久性涂装两种，前者属于一次性工程，后者则要在施工完毕后定期对钢结构进行保养维护，二者的成本和防腐效果均有所差异。在选择防腐涂料时，需要对比不同涂料的性能和使用效果，还要提前做好市场调研，严把涂料质量关，保证钢材的防腐性能满足建筑需求，增强钢结构的稳定性[4]。

3.5 抗震设计

地震的发生会造成结构倒塌、节点破坏、构件破坏等多种不利局面，结构倒塌主要是因为结构屈服强度系数和抗弯刚度分布不均，节点破坏是因为节点区的应力集中，焊缝存在缺陷，构件破坏则是因为支撑承受反复拉压的轴向力作用超出了屈曲临界力，都会导致钢结构失稳。加强抗震设计是增强钢结构稳定性的重要路径，设计人员可以按照以下流程进行抗震设计：（1）明确建筑工程钢结构抗震设计要求，加强建筑屋面板与屋架之间的联系，将二者连接到一起。（2）选择合理的钢结构支撑方式，优化钢结构抗震设计方案。（3）运用科学的抗震措施，如底部剪力法、反应谱法、时程分析法，与钢结构稳定性设计相关联，解决协同不良的问题，提升钢结构的抗震能力。

4.结语

总而言之，建筑工程钢结构失稳问题引发的危害相当严重，加强钢结构稳定性的设计至关重要。本文从荷载设计、防火设计、防腐设计、抗震设计的角度重点阐述了相关设计要点，希望能够对提高钢结构的承载力和稳定性有所助益。近年来，人们对建筑质量、性能、寿命的要求越来越高，加强钢结构稳定性设计对钢结构安全可靠起至关重要的作用，必须将稳定问题作为钢结构设计的重中之重。