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【摘 要】 钢结构建筑成为目前应用较为广泛的建筑类型，本文就钢结构建筑设计与技术表现进行了简单介绍，并对钢结构建筑稳定性设计的要点进行了分析。
【关键词】 钢结构建筑 稳定性
一、引言
随着科技的发展新型材料的运用越来越广泛，钢材是其中普遍采用的一种。而以钢结构为主体的建筑是现代空间结构发展的主流，探讨现代钢结构建筑设计与表现具有重要的意义和价值。
二、钢结构建筑设计与技术表现
钢结构建筑设计的构思成功关键所在是技术构思与表现，下面就分别从几个方面来阐述这一点。
1.钢结构建筑设计的技术表现
建筑形象的构思是一个概念形象的创作过程，是建筑创作的难点之一，也是建筑设计中备受关注的核心问题之一。回顾工业革命以来建筑与科学技术关系的发展，可以明显地发现建筑对技术变革反应的迟滞性，这从一个侧面反映了建筑学在社会文化当中的深层地位，以及建筑学与人的生活方式的密切联系。另外现代方兴未艾的信息革命正在广泛地渗透并涉及社会活动的每个领域，使现代科学思维被融入到建筑设计中，新项目的规划、建筑和景观设计方法发生了巨大的变化。建筑设计的宗旨也从单纯的追求美发展到追求问题的合理解决，从根本上改变了人们以往对建筑的认识和设计方式，并最终影响了人类千百年来形成的传统建筑观，比如高技派建筑就是其主要代表，其以精致的节点和精细的加工来体现高超的技艺，以更高的工艺水平来设计和“制造”建筑。
2.钢结构建筑细部设计有较高要求
钢结构建筑设计的复杂化与精致度要求越高，对细部设计的要求也越高。因为细部设计决定一个地方最终是否得到确认及其质量。在现代钢结构建筑中，各种金属结构杆件，连接金属杆件的节点细部，常常暴露在外，使建筑带有强烈的科技感，比如建于1977年法国的巴黎蓬皮杜艺术与文化中心，它的钢柱、钢梁、桁架等结构构件都裸露在外，从中不仅体现出技术美，而且体现出人的智慧和能力。因而，对钢结构建筑来说细部质量保持较高的设计要求是非常重要的，在钢结构建筑中应受到特别重视。
3.建筑策划也是钢结构建筑设计与表现的影响因素
因为钢结构建筑设计具有建筑设计的一般属性，建筑师不是随心所欲在作设计，业主设计任务书对建筑师的平面和设计构思等发生的作用是重大的。客户希望设计师有更好的业绩，而且希望在其最终产品的确定过程中，设计师和市场专家都能更高效的参与决策。在这个阶段，建设项目更强调整体设计、更强调专业设计师、市场专家及开发商之间的协调，设计过程包括了持续的信息和知识的交流与整合。另外，钢结构建筑的专业化不但能提供丰富的设计知识而且能有效的整合设计资源和市场专家共同对建筑负责，使设计和业主的经营意图有效的结合起来，使项目获利和减少风险。
三、钢结构的整体失稳和局部失稳
钢结构失稳包括整体失稳和局部失稳。整体失稳是考虑整个构件或框架的稳定性问题，它是通过定义长细比确定稳定系数代入计算公式进行验算的：而局部失稳是构件内部失稳的控制问题，保证局部稳定主要是通过对构件截面的尺寸来控制的，如翼缘宽厚比，腹板高厚比。
整体失稳大多数是由局部失稳造成的，当受压部位或受弯部位的长细比超过允许值时，会失去稳定。它受很多客观因素影响，如荷载变化、钢材的初始缺陷、支承情况的不同等。支撑往往也容易被设计者或施工者所忽视，这也是造成整体失稳的原因之一。在吊装中由于吊点位置的不同，桁架或网架的杆件受力可能发生改变，造成失稳；脚手架倾覆、坍塌或变形大多是因为连杆不足、没有支撑造成的。又如钢组合梁中由于腹板高而薄或翼缘宽而薄也会造成局部失稳。但是很多可能发生荷载变化的重要结构如桥梁、桁架、水工闸门等，由于多采用超静定结构，因它有赘余杆件，所以可预防因一个杆件失稳而造成整体失稳。
四、钢结构强度与稳定问题分析
强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度，因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性，对混凝土等脆性材料，可取它的最大强度，对钢材则常取它的屈服点。
稳定问题则与强度问题不同，它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，从而设法避免进入该状态，因此，它是一个变形问题。如轴压柱， 由于失稳，侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然，轴压强度不是柱子破 坏的主要原因。
五、钢结构稳定设计的三点要求
⑴结构计算简图和实用计算所依据的简图必须相一致。目前任设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，应通过框架整体稳定得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型的假设条件。CB 50017—2003规范的条文说明中对单层或多层框架给出的计算长度系数采用了五条基本假定，其中包括：“框架中所有柱子是同时丧失稳定的，即各柱同时达到其临界荷载”。根据这条假定，框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法，往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的，设计者必须确知所设计的结构符合这些假定条件时才能正确反映实际情况。在实际工程中，框架计算简图和实用方法所依据的假定有时会出现不一致的情况，此时就必须对计算长度系数进行调整，例如附有摇摆柱的无支撑（弱支撑）框架柱、横梁受有较大轴心压力的框架以及梁柱连接为半刚性构造的情况等等，否则会造成计算结果与实际情况的不一致，甚至会导致不安全的后果。所以所用的计算方法与前提假设和具体计算对象应该相一致。
⑵结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的平面外稳定必须和结构布置相一致。另外，由平面桁架组成的塔架，基于同样原因，需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。
⑶设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合。结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在乎面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。
六、钢结构稳定设计要点分析
⑴稳定性整体分析。杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体，稳定分析必须从整体着眼。
⑵失稳和整体刚度。现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。
⑶稳定计算的其它特点。在弹性稳定计算中，除了需要考虑结构的整体性外，还有一些其他特点需要引起重视，首先要做的就是二阶分析，这种分析对柔性构件尤为重要，这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响，其次，普遍用于应力问题的迭加原理。在弹性稳定计算中不能应用。这是因为迭加原理的应用应以满足以下条件为前提：一是材料服从虎克定律应变成正比；二是结构的变形很小。
参考文献
[1] 马树新； 曹涵棻.关于广泛开展钢结构设计的争议.[J].建筑学报.2000.10
[2] 祝耀林； 程碧钱； 何邦洲.浅析现代钢结构建筑设计.[J].民营科技.2009.8
【关键词】 钢结构建筑 稳定性
一、引言
随着科技的发展新型材料的运用越来越广泛，钢材是其中普遍采用的一种。而以钢结构为主体的建筑是现代空间结构发展的主流，探讨现代钢结构建筑设计与表现具有重要的意义和价值。
二、钢结构建筑设计与技术表现
钢结构建筑设计的构思成功关键所在是技术构思与表现，下面就分别从几个方面来阐述这一点。
1.钢结构建筑设计的技术表现
建筑形象的构思是一个概念形象的创作过程，是建筑创作的难点之一，也是建筑设计中备受关注的核心问题之一。回顾工业革命以来建筑与科学技术关系的发展，可以明显地发现建筑对技术变革反应的迟滞性，这从一个侧面反映了建筑学在社会文化当中的深层地位，以及建筑学与人的生活方式的密切联系。另外现代方兴未艾的信息革命正在广泛地渗透并涉及社会活动的每个领域，使现代科学思维被融入到建筑设计中，新项目的规划、建筑和景观设计方法发生了巨大的变化。建筑设计的宗旨也从单纯的追求美发展到追求问题的合理解决，从根本上改变了人们以往对建筑的认识和设计方式，并最终影响了人类千百年来形成的传统建筑观，比如高技派建筑就是其主要代表，其以精致的节点和精细的加工来体现高超的技艺，以更高的工艺水平来设计和“制造”建筑。
2.钢结构建筑细部设计有较高要求
钢结构建筑设计的复杂化与精致度要求越高，对细部设计的要求也越高。因为细部设计决定一个地方最终是否得到确认及其质量。在现代钢结构建筑中，各种金属结构杆件，连接金属杆件的节点细部，常常暴露在外，使建筑带有强烈的科技感，比如建于1977年法国的巴黎蓬皮杜艺术与文化中心，它的钢柱、钢梁、桁架等结构构件都裸露在外，从中不仅体现出技术美，而且体现出人的智慧和能力。因而，对钢结构建筑来说细部质量保持较高的设计要求是非常重要的，在钢结构建筑中应受到特别重视。
3.建筑策划也是钢结构建筑设计与表现的影响因素
因为钢结构建筑设计具有建筑设计的一般属性，建筑师不是随心所欲在作设计，业主设计任务书对建筑师的平面和设计构思等发生的作用是重大的。客户希望设计师有更好的业绩，而且希望在其最终产品的确定过程中，设计师和市场专家都能更高效的参与决策。在这个阶段，建设项目更强调整体设计、更强调专业设计师、市场专家及开发商之间的协调，设计过程包括了持续的信息和知识的交流与整合。另外，钢结构建筑的专业化不但能提供丰富的设计知识而且能有效的整合设计资源和市场专家共同对建筑负责，使设计和业主的经营意图有效的结合起来，使项目获利和减少风险。
三、钢结构的整体失稳和局部失稳
钢结构失稳包括整体失稳和局部失稳。整体失稳是考虑整个构件或框架的稳定性问题，它是通过定义长细比确定稳定系数代入计算公式进行验算的：而局部失稳是构件内部失稳的控制问题，保证局部稳定主要是通过对构件截面的尺寸来控制的，如翼缘宽厚比，腹板高厚比。
整体失稳大多数是由局部失稳造成的，当受压部位或受弯部位的长细比超过允许值时，会失去稳定。它受很多客观因素影响，如荷载变化、钢材的初始缺陷、支承情况的不同等。支撑往往也容易被设计者或施工者所忽视，这也是造成整体失稳的原因之一。在吊装中由于吊点位置的不同，桁架或网架的杆件受力可能发生改变，造成失稳；脚手架倾覆、坍塌或变形大多是因为连杆不足、没有支撑造成的。又如钢组合梁中由于腹板高而薄或翼缘宽而薄也会造成局部失稳。但是很多可能发生荷载变化的重要结构如桥梁、桁架、水工闸门等，由于多采用超静定结构，因它有赘余杆件，所以可预防因一个杆件失稳而造成整体失稳。
四、钢结构强度与稳定问题分析
强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度，因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性，对混凝土等脆性材料，可取它的最大强度，对钢材则常取它的屈服点。
稳定问题则与强度问题不同，它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，从而设法避免进入该状态，因此，它是一个变形问题。如轴压柱， 由于失稳，侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然，轴压强度不是柱子破 坏的主要原因。
五、钢结构稳定设计的三点要求
⑴结构计算简图和实用计算所依据的简图必须相一致。目前任设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，应通过框架整体稳定得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型的假设条件。CB 50017—2003规范的条文说明中对单层或多层框架给出的计算长度系数采用了五条基本假定，其中包括：“框架中所有柱子是同时丧失稳定的，即各柱同时达到其临界荷载”。根据这条假定，框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法，往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的，设计者必须确知所设计的结构符合这些假定条件时才能正确反映实际情况。在实际工程中，框架计算简图和实用方法所依据的假定有时会出现不一致的情况，此时就必须对计算长度系数进行调整，例如附有摇摆柱的无支撑（弱支撑）框架柱、横梁受有较大轴心压力的框架以及梁柱连接为半刚性构造的情况等等，否则会造成计算结果与实际情况的不一致，甚至会导致不安全的后果。所以所用的计算方法与前提假设和具体计算对象应该相一致。
⑵结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的平面外稳定必须和结构布置相一致。另外，由平面桁架组成的塔架，基于同样原因，需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。
⑶设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合。结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在乎面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。
六、钢结构稳定设计要点分析
⑴稳定性整体分析。杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体，稳定分析必须从整体着眼。
⑵失稳和整体刚度。现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。
⑶稳定计算的其它特点。在弹性稳定计算中，除了需要考虑结构的整体性外，还有一些其他特点需要引起重视，首先要做的就是二阶分析，这种分析对柔性构件尤为重要，这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响，其次，普遍用于应力问题的迭加原理。在弹性稳定计算中不能应用。这是因为迭加原理的应用应以满足以下条件为前提：一是材料服从虎克定律应变成正比；二是结构的变形很小。
参考文献
[1] 马树新； 曹涵棻.关于广泛开展钢结构设计的争议.[J].建筑学报.2000.10
[2] 祝耀林； 程碧钱； 何邦洲.浅析现代钢结构建筑设计.[J].民营科技.2009.8