引言：伴随着建筑行业的快速发展，设计和施工人员也在逐步思考如何以建筑建造和施工技术为基础，进行自主创新，从而让工程项目可以更好地与现代化建设需要相结合。钢结构不式仅构成建设项目的主体结构，而且具有轻便稳定的优点。为了减轻楼房自身的重量，很多高层都选择了钢结构施工，成为了建筑方案的首选。可以根据建设方案的具体规定，对各种构造形状进行生产加工，从而使得其具有较高的稳定性和较高的操作弹性，但是在实际应用过程中会产生很多问题，应该予以重视。

1.钢结构建筑的优点

1.1拥有较高的空间利用率

因为钢材具有优良的物理特性，因此，建材的断面尺寸，比如梁、柱、板等，都要比水泥房的截面尺寸要小很多，因此，在同样的外部轮廊的情况下，钢结构的户型可以拥有较大的使用面积，与传统的混凝土住房相比，它可以提高3%-8%的使用面积，大大地增加了住宅的利用率，降低了企业的面积成本。另外，钢结构也很易于实现大跨距。大平层户型图空间，这为户型图的设计提供了很强的灵活性。

1.2拥有高效施工率

钢制建材，进行设计方案后加工厂统一布局，对其进行了设计、生产、加工、制造。所有的工序都是在工厂中进行的，这大大减轻了工人们工作的压力，降低了工程建设的难度，提高了对建筑材料的加工精度，降低了人工费用。将预制构件运输到施工现场，由机器进行组装，省去了预制混凝土的养护时间，在安装工序中可以同步进行，整个过程可以节约30%左右的施工期。

1.3节能环保

因为，所有的钢结构预制构件，都是在加工厂进行加工、生产出来的，所以，在施工工地上，可以降低混凝土的使用率，还可以大幅降低废气、污水、废物的排放。此外，由于不锈钢板材属于建筑工程新型环保材料，所以在房屋建筑需要进行复建和改建时，钢材的可循环利用起到了很好的节约作用，提高了建材的重复利用率。建筑项目采用钢结构进行建设，可实现70%的无水作业，在减少建筑面积的前提下，同时减少了垃圾的排放。

2.建筑工程中钢结构稳定设计原则

2.1系统化原则

工程的初期，在进行工程的设计时，有关工作人员应始终遵循着系统化的设计理念，既要将钢结构看作是一个完整的体系，又要确保其各个部位的受力分配相互间的和谐，从而达到了应力的传递和作用的相对均衡。在设计过程中，要从材料、工艺和结构三个方面进行综合考虑，尽量减少不同因素之间的矛盾。例如，在GB50017-2017）钢结构设计规程中，钢材中的含碳量不能大于0.2%。究其原因，高含量的碳会导致钢坯的可塑性降低，从而影响到焊缝的成形质量，进而影响到钢材的稳定性^[1]。

2.2.精细化设计原则

在钢构设计中，有关人员不仅要从系统整体的角度来考虑，还要注意钢结构的受力分配，要素之间的相互协调。遵循精确性的原则，注意不同结构部位、不同设计环节的具体情况。例如，在钢结构受到外力侵入并产生重大损伤时，若梁部的受力失效，则为局部破坏，对钢结构整体的冲击相对较轻。若为柱部受损，则为支撑受损，会极大地影响钢结构的总体安全性，进而导致大规模的建筑坍塌。在实际工程中，需要考虑到梁与柱之间存在的重大差异，采用“强柱弱梁”的设计方案，来改善柱部的“相对安全”，减少房屋在地震和冲击等大荷载下的坍塌几率。除此之外，还要进行钢结构受力参数的计算、钢结构材料的选择、钢结构的搭建形式的设计等工作，对相关人员也要严格做到精益求精，要完全遵循钢结构设计规范（GB50017—2017),JGJ99-2015高层民用建筑钢结构设计规范（JGJ99-2015)，高强度螺栓连接设计为确保钢结构设计成果的科学性、合理性，施工及验收规程（JGJ82—91）等各项规范标准的要求。

3.影响钢结构稳定性的因素分析

钢结构建筑是近年来在城市建设中应用最广泛的一种结构。钢结构的总体品质及其等级对施工质量有很大的影响。为了保证规划建设期间的工程质量，安全，稳定，必须把钢结构的稳定性作为重要的技术指标，并对其进行评估。

3.1钢结构的承受力分配问题，其对可靠性的影响

搞结构本质是一种复合承载框架，既要承受房屋自身的重量，又要承受剪切应力、碰撞力等内外应力。因此，在钢材承受力分布不合理的情况下，会导致钢材的多源失衡。举例来说，钢结构的架构系统是非常严谨的，每个支撑点的高度、间距等参数必须相互匹配。此时，如果一根或多根立柱、承重梁等预制构件在承受力时，会发生弯曲，或相同参数规格型号的预制构件长度不等，大小不匀称，会直接导致钢结构支系点发生异常变化，进而破坏钢结构整体的受力平衡，导致相应的失衡。比如，如果有关人员只顾着局部的规划，而不去注意整个钢架的承受力，就会导致内应力的积累。在这种情况下，交互力便会集中在钢结构上的沉积点上，从而实现转移，进而使该点的钢件无法承受，从而导致变形.倒塌等不稳定情况^[2]。图1为钢结构杆件受力失稳图。

图1构杆件受力失稳图

3.2钢材品质对钢结构的稳定性有很大的影响

在钢材中，除了承受力分布之外，钢材本身物理性能也起着决定性作用。一般在工程建设的设计和施工中，钢材的选择都会从以下几个方面入手：抗拉强度、抗压强度、疲劳极限、延展性、弯曲刚度等层面，对钢原材料的物理特性进行全面考察，尽量选用物理特性比较好的钢结构。另外，由于钢结构在安装和运输过程中，会直接地、间接地长时间地与外界的自然环境接触，会受到水汽、内应力等因素的影响，从而影响到其稳定性。因此，在实际的设计方案实施过程中，有关工作人员也应该尽可能地提高钢原材料的耐磨性能、防水、耐腐蚀、抗氧化性等性能，从而更好地保证钢结构工程的整体质量。钢结构局部失稳示意图如图2 所示

图2钢结构局部失稳示意图

3.3钢结构施工技术对可靠性的影响

目前，钢结构连接方式主要是：电焊焊接连接和铆钉。对于此种连接方法的制订与实施，有关工作人员应该对其过程进行精确的控制。如果连接方式与原材料的物理特性有偏差、承力系统有偏差，或者是电焊焊接程序流程、螺栓型号、螺栓分布等不合理的设计方案，都会导致预制构件的连接质量受到极大的影响，同时还会导致相应的钢结构失衡风险。另外，在对接缝处加工工艺进行了明确之后，如果后期工程施工缺乏严格的加工工艺规范、技术规范来进行管束和指导，也会导致脱焊、过焊、地脚螺栓没有拧紧等问题，从而对钢结构稳定性设计方案的执行质量产生了一定的影响^[3]。

4钢结构稳定性设计原则

4.1.钢结构可靠性设计

根据稳定性的基本原则，在进行钢结构设计时，要保证各个构件的稳定性，使其具有良好的总体性能。例如选用平面图管理体系设计法，可以在前期的研究中对出现的问题进行及时的解决，从而保证了钢构和项目制图的一致性。

4.2一致性

在设计的过程中，所采用的计算方法与测算构造需具有高度的一致性，按照结构的平稳测算，能够得到精确的变量值，特别是中柱测算长指数，有利于增强最后数值的准确性。

4.3协调一致

按照协调准则，需要对平稳设计的关键点进行多个层面的综合，计算两个环节，保证最后的结果是统一的，并满足钢结构的平稳设计准则。

4.4钢结构稳定设计方法

4.4.1基桩法

基桩法是将轻微变形的结构内部应力转化为相对平衡的微分方程。按照线性微分公式，精确计算出工件载荷的极限值。在进行钢结构平衡器开展研究时，不能及时、合理地确定并分析其可靠性。因此，应该对特定负载和外负荷这两个因素进行全面的考量，以验证均衡的合理化。

4.4.2动力学法

在结构系统处于平衡状态时，受到一定程度的扰动将引起整体的振动，因此需要用动力学方法来研究它的稳定问题。钢架结构在地震作用下，其承载力大小与结构的变形程度和振动程度有很大的关联。在荷载小于自身稳定性时，钢结构荷载值低于其本身稳定值时，其加速度就会与其特定的变形方向相反。

4.4.3是能量法

在确定了负载阈值之后，就可以通过势能驻值来确定负荷的大小。这是一种特殊的功法。在实际应用中，总体势能的大小对构建的最初状态有直接的影响。通过对整个过程的分析可知，在外部载荷较少且未达到相关技术指标时，系统性能将下降。此时框架的总体定位较为平稳。但是，如果外部负载比所需的负载更大或者更多，则总体性能会得到改善^[4]。

5.建筑工程中钢结构设计的要点

5.1受力设计

钢结构建筑的受力能力是影响钢结构建筑稳定性的一个主要因素，钢结构建筑的承载性能是钢结构建筑的首要条件。在钢架中，通常采用T型和L型两种形状，其目的在于增加构件的承载力，减轻构件的自重，达到构件的平衡。在进行钢结构建筑的设计时，要使钢结构建筑内的应力分布更为均衡，要避免某些部位应力分布不平衡，使钢结构建筑整体内应力分布不平衡。比如，设计不动支座时，设计者必须确保支座的稳定，避免支座的滑动。而在对其进行结构分析时，只需要对其进行侧向及垂直方向的受力情况。为了避免出现不稳定现象，设计者必须将各构件和结构的受力情况反映到设计中。想要保证钢结构的稳定，就必须要将设计方案与现实施工结合起来，在建筑过程中，要对其进行严格的规范，尽量降低人为的偏差，加强对细节的把控，这样，就可以保证其稳定程度与现实的需求相符。梁调幅辐度限值及挠度和侧移增大系数如表1所示

表1钢梁调幅辐度限值及挠度和侧移增大系数

5.2抗震设计

确保结构的抗震性能是十分关键，特别是在高震区域，更应加强结构的稳定。在进行方案的时候，要保证梁板、屋架和屋板的连接度，以及建筑的主体与支柱的固定方法都满足一定的标准，从而达到改善钢结构抗震性能的目的。钢结构的抗震效果与构造的品质、支撑的方法等都密切地关联在一起，所以，在此过程中，设计人员要对有关的要素进行充分的考量，从最大程度上降低对地震产生的不利的因素，从而保证钢结构的抗震能力。在进行规划时，往往忽略了构件的作用，过分注重构件的承载能力，导致了构件的地震反应平庸。比如，适当的使用铆钉可以改善框架的稳定度，但当你利用这些铆钉的时候，应该对这些铆钉的品质和规范保持足够的关注。在工程中，应注意结构的抗震性能，避免将结构的抗震性能与结构的受力性能进行区分，增强结构的安全性，以确保工程的顺利进行。以某高层建筑为例，有关超高层建筑领域的抗震设防审查基础要求如表2所示。

表2建筑结构体系下超限检查普通不规则性的结果

5.3防腐设计

钢质建筑因其所用材质的特殊性，在进行耐蚀性能的研究时，应特别注意其防腐能力。对于钢结构来说，存在着两种不同的腐蚀方式，一种是电化学腐蚀，另一种是化学腐蚀，这两种腐蚀都会对钢结构的稳定性造成很大的威胁，所以，对于设计人员来说，一定要进行好的防腐设计。可以采用两种方式进行防腐设计，首先是：采用防锈层，减少钢结构出现锈蚀的概率，并对其进行防护。其次：加强对钢架的日常检测、维护与维修，对钢架的锈蚀问题要及早处理，采用永久喷涂的方式，达到较好的防锈作用。钢材的品质也是导致钢结构发生锈蚀的一个因素，所以，在对钢结构锈蚀影响进行深入研究的同时，还要结合工程现场的具体气候条件，对钢结构锈蚀进行合理的保护。

5.4注重钢结构的细节设计

细节设计也是影响钢结构质量的一个主要原因，科学的设计方式能够提高钢结构的整体水平，确保其在各关键节点的安全与稳定。设计人员要结合具体的构造来选用适当的连接形式，以免在节点处因为荷载太高而产生变形，从而对整个建筑的美感和稳定性造成不利的后果，给建筑带来了潜在的安全风险。所以，在对钢结构的细节进行设计时，一定要注意，特别是对螺栓的应用和连接处的焊接处理，一定要对这些问题进行详细的审查，对其中的数据和关联系数进行详细的研究，确保在这些问题中，能够对连接点的安全进行有效的保障。因此，在进行钢结构建筑的设计之前，必须对其进行合理的构造和构件进行详细的研究，以确保其构造和构件的合理性。

5.5消防安全设计

在防火设计中，设计者可以从两个角度着手：一是从耐火材料，二是防火涂层。必须要按照建设项目的防火要求、防火等级和防火类型来进行。在防火材质方面，应选用较硬的材质，并在连接部位进行喷涂，以增强连接部位的消防性能，确保其消防性能达到规范的标准。在选用材料时，应充分考虑到对材料的市场、厂家的要求，选用优质、价格低廉的材料，并对其进行检验，以确保材料符合耐火要求。在使用钢材时，若不能达到较好的阻燃作用，则应选用具有较高阻燃性能的材质。

6.案例分析：

某工地上，一栋钢结构建筑在施工过程中出现了结构稳定性问题，需要对其进行重新设计。经过分析，问题出现在建筑的悬挑结构上，下面是对该建筑悬挑结构重新设计的稳定性原则。

（1）确定受力状态和荷载情况首先，需要确定建筑的受力状态和荷载情况，包括荷载类型、大小和方向等。在该建筑中，悬挑结构受到的主要荷载是风荷载和自重荷载，需要根据建筑的具体情况进行计算。

（2）选择合适的钢材和截面形状在确定了荷载情况后，需要选择合适的钢材和截面形状。在悬挑结构中，一般采用H型钢或管型钢作为主梁，梁的截面形状需要满足强度和稳定性要求。在选择截面形状时，应考虑其受力性能、几何形状和经济性等因素。

（3）进行强度计算和稳定性分析在确定了钢材和截面形状后，需要进行强度计算和稳定性分析。强度计算主要是针对钢材的承载能力进行计算，稳定性分析则是针对钢结构在受到荷载时的稳定性进行分析。在进行稳定性分析时，需要考虑悬挑结构的自由度和刚度，以及荷载的方向和大小等因素。

（4）采取合适的稳定措施在进行稳定性分析后，需要采取合适的稳定措施，以保证悬挑结构的稳定性。在该建筑中，可以采用加强钢材的截面尺寸、增加支撑和加固连接节点等措施来提高结构的稳定性。

结论：

综上所述，随着人们对钢结构的认识不断提高，在建筑工程建设中钢结构的应用也越来越广泛。使用钢结构可以显著地提高房屋建筑的总体可靠性，增强其抵抗洪涝灾害的能力，因此，在此基础上，设计人员要对钢架结构的发展方向进行全面地研究，强化对各个环节的设计，以保证钢结构项目的质量和稳定性，同时实现钢构造建筑的安全使用。

参考文献：

[1]孟雷.建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探讨[J].中国建筑金属结构,2021(09):76-77.

[2]叶啸飞.建筑工程项目中钢结构设计的稳定性分析[J].中国建筑金属结构,2021(05):70-71.

[3]杨兰.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点[J].城市建筑,2020,17(26):107-108.

[4]叶昕.论建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点[J].花炮科技与市场,2020(01):256.