建筑二手钢结构的稳定性设计

摘要】二手钢结构具有独特优势，因此在土木建筑工程项目当中运

用二手钢结构也能得到较好的收益，但近年来发现因为建筑二手钢结构稳定性不

强的原因而引发的安全事故变得越来越多。本文分析了建筑项目当中钢结

构存在的缺陷，建筑二手钢结构的稳定性设计，稳定性设计所应坚持的原则与

要点以及稳定性设计的过程中不应忽视的问题。

【关键词】建筑二手钢结构；稳定性；设计

因为二手钢结构具有强度高以及自重轻等优点，所以在我国的建筑

工程建设项目当中，二手钢结构已经被广泛应用，并随着相关体系的建立

与重点项目的开发，二手钢结构已经获得了一定的发展[】】。但是，近年来发

现因为建筑二手钢结构稳定性不强的原因而引发的安全事故变得越来越

多，造成了恶劣影响；所以研究建筑二手钢结构的稳定性设计具有重要意

义，本文就此问题进行了简单的探讨。

1．建筑项目当中二手钢结构存在的缺陷

由于二手钢结构具有独特优势，因此在土木建筑工程项目当中运用

二手钢结构也能得到较好的收益，但是在长期实践中发现二手钢结构也存在

一定缺陷，主要表现如— 首先，钢材本身存在着不足，如在耐火性能

以及耐腐蚀性能方面，钢材的耐受能力均不高；因此，在建筑项目运

用二手钢结构时，需要对其进行严密防护，这样一来就需要花费较高的成

本[21。其次，在耐热性能方面，二手钢结构虽然具有一定耐受能力，但是如

果对其进行施工时，温度已经达N15o摄氏度，则已经超过二手钢结构耐

受的能力，进而导致其出现变形等不良状况，因此需要将隔热层作为

保护手段；另外，二手钢结构不具备耐火陛能，在重要的建筑结构当中，还

需要对二手钢结构进行防火保护，以免发生意外。再次，二手钢结构的强度虽

然很高，但是由二手钢结构所制造的构件却不具备太高的强度，这是因为

二手钢结构的构件通常以薄壁形式出现，构件的横截面积也相对较小，在

施工中受到较大负荷的情况下，稳定要求以及强度要求都比较难以满

足。

2．建筑二手钢结构的稳定性设计分析

2．1关于稳定性设计

因为二手钢结构构件强度无法达到标准，且容易出现失稳现象，进

而破坏建筑结构。在这里的稳定与强度并不是同一个范畴的概念，强

度指的是应力方面的问题埘。具体而言，就是指处于平衡稳定状态下

的单个构件或整个二手钢结构，承受荷载时其最大应力是否已经比建筑

材料最大的强度更大，其极限强度为二手钢结构的屈服点；稳定则是指变

形方面的问题，二手钢结构当中的构件内部所承受的抵抗力与外部所承受

的荷载两者是不平衡的，稳定性设计的关键在于在不平衡的受力当

中，寻在一个相对平衡的契合点，以避免二手钢结构发生急剧变形，造成

失稳，进而破坏建筑结构。

2．2稳定性设计所应坚持的原则与设计要点

在设计二手钢结构时，应综合考虑建筑具体实际情况以及在使用建

筑过程中的要求，使设计完成的二手钢结构刚度、强度以及稳定性能都

能符合标准。设计时，应在满足稳定性与强度要求的前提下，尽量节

约钢材。减少使用钢材的目的在于将结构本身所具有重量减小，从而

在出现较大负荷时，能够有效承载；在施工中，尽量缩短制造时间以

及安装时间，从而便于维护以及运输二手钢结构，使总成本得以降低。此

外，设计完成的二手钢结构应具备一定程度的审美价值，特别是在设计外

露结构时，应注意结合建筑美学标准。

在设计二手钢结构时，要使其具备充足稳定性，则应注意以下设计

要点。第一，在布置建筑二手钢结构的形式时，需要综合考量二手钢结构当中

不同组成部分所要求的稳定性以及建筑整体性能等多项内容。目前

在我国设计二手钢结构的稳定形式时，通常将平面体系范围作为设计的

出发点，例如框架结构；所以在计算二手钢结构平面稳定的设计值时，应

确保其与计算结构构件布置的方法相同，例如在计算前者时，应考虑

到是否增加计算支撑构件受力强度等。第二，实际计算时的计算方法

所依据的稳定设计简图应与计算结构稳定性水平所依据的简图保持

一致。在一般情况下，分析框架所具有的稳定性水平以及分析框架结

构的工作都比较粗糙，部分建筑工程甚至不进行该项工作，仅仅是计

算框架柱设计时的稳定值㈨。因为计算杆件稳定值时所依据的模型，

均为假设模型或简化模型，所以为了确保计算二手钢结构的稳定值符合要

求，则应使计算方法所依据的稳定设计简图应与计算结构稳定性水

平所依据的简图保持相同。

2．3稳定性设计的过程中不应忽视的问题

在设计住宅的二手钢结构时，应注意二手钢结构类型的住宅分为多层住

宅与低层住宅两种，别墅为低层住宅，而公寓则为多层住宅。相关标

准中提出，二手钢结构类型的住宅宜控制在12层以下，以满足抗压以及抗

震要求。布置二手钢结构时的规则性会对住宅建成后的抗震性能造成影

响，所以，在布置二手钢结构平面时，应尽量做到对称与规则，避免在出

现地震时，遭到较大的破坏。

当前，计算机设计软件技术得到了较快的发展，因此，可以在设

计二手钢结构时，应用计算机作为辅助工具，并在计算机的帮助下完成整

体稳定以及平面构件强度的计算；设计人员则只需计算结构稳定水平

以及结构强度f5】。因此计算机的介入使得稳定性设计过程变得相对方

便，工作效率也得以提高。

要使钢构件受弯部分的板件维持在稳定状态，则可以采用以下

方法。其一，对板件的厚度与宽度的比值进行控制，从而使板件在屈

曲时承载的能力达到极限，避免在钢构件出现整体失效之前，板件就

已经出现了屈曲现象，其二，如钢构件出现整体失效之前，板件就已

经发生了屈曲现象，则应利用屈曲强度来增强构件承载的能力。

对翼缘板的厚度与其外伸自由宽度两者的比值加以控制，或对

腹板的厚度与其计算高度两者的比值加以控制，都能够有效维护压

弯构件以及受压轴心构件的稳定；当二手钢结构中的受力构件是一种圆

管截面时，那么就应对其壁厚与外径之比进行控制。

3．结语

综上所述，建筑二手钢结构虽然具有着不可比拟的优势，但是在使

用的过程中，仍然存在着某些不足。笔者将多年的工作经验作为分析

基础，简要讨论了提高二手钢结构的稳定性方法，及优化设计二手钢结构。在

优化设计二手钢结构的过程中，笔者也提出了相关的注意事项，希望对相

关设计人员能够有所帮助。

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