钢材是一种复合材料,耐磨性能、抗压性能优越,在多种形式的建筑工程中实现了应用。钢结构由工厂统一制作,生产流程极为标准,其稳定性强,与混凝土结构相比,荷载能力更为优越,体积及重量更小，被广泛应用到厂房、铁路、桥梁以及大型场馆及住宅等方面，各种规模的钢结构企业数以万计。通常钢结构建筑的多少，标志着一个国家或一个地区的经济实力和经济发达程度，钢结构既适合单层大跨度建筑，也可用于建造多层或高层建筑，用途广泛。得益于炼钢技术的提升以及奥运会的推动，很多新建厂房普遍采用钢结构形式。因此，对钢结构厂房稳定性问题进行研究很有必要。

1 厂房钢结构的主要特点

钢结构厂房是现代厂房建设应用的主要结构形式,采用钢结构厂房,主要是利用钢结构的主要特点。第一,钢结构厂房的跨度大而且钢结构本身的强度也比较大，在同等受力模式下,钢结构的自身重量比较小,所以在建筑施工中可以实现更大跨度的施工。而大跨度的特点,也让钢结构厂房的空间有所拓展。钢结构厂房运行中,需要完成大宗型物品的储存和运输,所以对厂房的空间要求比较大,因此选择钢结构厂房是对其空间功能的需求。第二,钢结构厂房的施工方便,施工速度快。钢结构厂房建设,需要迅速投入使用,以满足区域内的运送需求。而钢结构厂房施工与传统的混凝土工程相比,施工步骤少,施工安装比较方便,可以有效地缩短工期,同时也减少了厂房工程建设成本。第三,钢结构厂房具有坚固性特点。钢结构强度大、承载性能好、具有很强的抗震能力以及抵抗冲击的能力,从而提升了厂房的使用寿命,减少厂房安全威胁。第四,钢结构厂房建设应用具有良好的通风性。钢结构厂房在建设过程中,本身结构密度小、单结构体积也比较小,所以其通风性能良好。而对于厂房中部分物品而言,通风性也是物品储存的必然要求,所以在钢结构厂房建设中,其应用优势非常明显。

2 钢结构厂房稳定性概述

2.1 厂房钢结构含义说明

所谓的厂房钢结构，也就是利用钢材来做成建筑的主体结构，这种结构形式是非常常见的。钢的强度比较高，内部组织接近各项同性体，有着良好的刚度，而且有着很强的变形能力，适用于跨度比较大，或者是高耸型的建筑。相关研究显示，钢结构是比较符合工程力学的，它有着良好的韧性，即使变形，也可以承担很大的载荷。使用钢结构能够减少工期，有效提升工程建设的质量与效率，比较适应那些机械化程度高的生产活动，能够保证其精度，有着很大的应用空间。

2.2 厂房钢结构设计不稳定性分类

对厂房钢结构进行设计的时候，对于失稳类型的识别是相当关键的，这是估算结构稳定承载力的重要依据。通常厂房钢结构设计主要有三种类型的失稳。（1）分支点失稳。也就是对分叉稳定性的平衡，比如说对于平板中面的优化、直杆轴心因为受力而出现的曲折等。（2）极值点失稳。这种情况并不是因为分叉出现稳定性问题造成的，比如说利用钢材料制作的偏心受压钢构件，因为塑性超过了某个极限结果失去了稳定性，这就属于是极值点失稳。（3）跃越屈曲失稳。这种失稳是和平衡分叉点以及极值点都是没有关系的，而是结构从一个稳定的平衡状态转换到另一个稳平衡状态出现的失稳。以上就是三种传统的失稳类型，不过随着相关研究的不断深入，也有了新的分类方法。比如说进行轴心受压设计的时候，在施工期间可能会出现初弯，荷载效果点也可能产生一定的偏心。对于这种缺陷产生的原因，还有待进行更深入的分析研究。

2.3 厂房钢结构设计的特征

建筑工程钢筋设计的基本特征就是整体性，多样性以及相关性，下面就对这几种特征进行了详细地分析与讲解。（1）整体性。钢结构作为一个整体，它是由很多的构件所组成的，一旦其中的一部分结构出现变形的话，钢结构整体都会受到影响，这种影响还会影响到周边的围护结构。所以设计是具有整体性的；（2）相关性。失稳有着不同的模式，且相互之间又会存在着耦合性，一旦某个部分出现变形的话，就会影响到其他部分，还会产生相互的作用，这也就是钢结构设计的相关性的体现；（3）多样性。对于厂房钢结构的设计，往往都会与钢结构的稳定性有关，尤其是那些钢结构受压的部位，更是要分析它的稳定性，这是很关键的。有些部分属于是非受压部位，一旦出现结构变形的话，就会变成受压形态，这样就会影响到整个结构的稳定性。

3 钢结构设计中稳定性的设计方法

如今市场上的钢材有着很多不同的种类，或多或少都会有一些缺陷，钢材的质量受到很多因素的影响，比如说冶炼、浇筑或者是轧制等，这些对于刚才质量都会产生很大的影响。因此，在进行设计的时候，必须要充分考虑建筑结构本身的特征、施工的要求，还有设计的具体要点等，在图纸上必须要准确的标明钢结构的支撑位置。而在设计好结构稳定性核心以后，还要考虑它的稳定性以及立体搭建要点，这对于建筑质量的影响很大。

3.1 稳定性设计要点

（1）结构选型。为了提高厂房钢结构的稳定性，在选择结构类型的时候，需要考虑下面几个原则，首先，在钢结构平面上要尽量做到对称、规整，并且比较简单，而且要尽可能使刚度和质量的中心重合到一起，这样在遇到地震时，可以防止结构出现扭转效应，保证结构的安全性。其次，尽量不要使用角部重叠或者是细腰型的钢结构，也不能使用内凹、外凸型的，设置的钢结构构件必须是上下贯通的，钢结构底部一般采用L型、T型以及U型几种结构，这样可以减轻自然灾害带来的影响，使结构更加的稳定。（2）防腐设计。降雨、日照或者是大雾，对于钢结构也会产生影响，会导致其受到腐蚀，降低结构的稳定性。对于厂房钢结构来说，比较常见的情况就是电化学腐蚀。为了应对腐蚀情况，需要根据地区的实际环境条件为钢结构设置相应的抗腐蚀性表面涂料，确保其在高温、高湿环境下也可以有良好的耐腐蚀性。（3）构件设计。对于钢结构来说，构件设计对其稳定性的影响是很大的。首先应用的型钢材料必须符合钢结构设计标准的要求，同时还能够满足厂房钢结构在节点连接上的需要。其次，在对构件进行安装的时候，要确保其整个结构都是平衡的，这样结构的力学传导以及扩散性才会比较好。最后，要合理的运用二阶法，使得柔性结构也能有足够的稳定性，就算有了一定的形变，对于结构的影响也可控制在可以接受的范围内，而不会对结构安全产生过大影响。（4）加固设计。首先，需要加固构件的截面，在进行设计的时候，可以一个杆件受弯设计成多个受弯，分散集中载荷，这样就可以对钢结构顶部的支撑力进行调整。对于支座和筒支进行连接的位置使用钢结构，并通过撑杆来进行支撑，同时还要对钢结构的连续结构位置进行一定的调整，确保预应力拉杆可以为结构提供界面内力。其次，要加固节点部位。需要对钢结构的受力情况，施工的条件以及要求等进行分析，通过焊接铆钉或者是螺栓的方式来加固衔接位置，有必要的话也可以进行混合连接，将高强螺栓的优势体现出来。就比如说珠港澳大桥，它的钢结构E39与E30就是通过楔形结构连接起来的，大桥的底板、顶板以及界面的宽度与高度依次是9.6m、12m、37.95m和11.4m，使用的结构是对称型的，为倒直角体形，钢结构的形式是“三明治”形，这是一种新型的，能够保证厂房钢结构稳定性的设计思路。（5）防火设计。厂房钢结构缺少耐火性，一旦环境温度超过540℃，钢结构负载能力就会快速的降低，结构也会失去平衡稳定性。所以对于钢结构防火设计，首先就是要使用具有良好防火性能的涂料，有比较高的粘性，要有很厚的涂层，使其具有良好的阻燃性，也就能够赋予钢结构更强的防火性能。其次，在施工的过程中，可以采用防火板来保护钢结构，对钢结构进行包敷保护，提高钢结构的防火性能。

3.2稳定性计算方法

（1）分析阻尼数值。要想钢结构有良好的稳定性，就需要对阻尼数值进行分析，阻尼比的波动一直都比较稳定的话，钢结构才会有比较好的稳定性。（2）判定长细比。在进行钢结构设计的时候，结构的稳定性会随着长细比判定数值的增加而降低。所以在进行设计时，必须要根据设计规范要求，对相关的因素进行全面的考虑，要做好对于长细比的分析工作。对于长细比的分析，比较常用的方法就是计算和几何方法，必须要对长细比进行合理的控制，不能超出承载力范围，这样获得的参数才会比较准确，才可以用来进行钢结构设计，保证它的稳定性。（3）静力设计法。这种方法是根据钢结构稳定性的最大承载力来计算它的弹性系数。当应用这种设计方法的时候，首先基本的要求就是力学模型要与结构相符，这样才可以确定使用哪种微分方程。其次，如果钢结构材料的应变和应力是和胡克定律的线性关系相符的话，就可以采用静力计算法。还有一点就是，需要静力计算模型可以将结构的弹性受力准确地反映出来。最后，要进行合理的施工操作，确保施工精度。（4）动力设计法。根据钢结构的动态稳定性展开的设计和分析。如果采用这种设计方法的话，首先需要钢结构应力，可以将震动加速和结构变形准确地反映出来，能够体现出钢结构的轻微震动。其次，采用这种设计方法，可以对加速度和结构型面方向之间的关系进行平衡，假如静态荷载数值出现变化，结构也会处于静力稳定状态。第三点就在于如果钢结构的形变方向和加速度是一致的话，就代表着这个结构能够承载最大的负载，通过应用动力设计法，就可以消除干扰，钢结构就会变得相对稳定。最后还可以按照结构的载荷判断静态和动态之间的界限，同时将临界载荷归类为不稳定的负荷，然后可以假设振荡频率是零来分析钢结构的稳定性。（5）塑性设计法。塑形设计法指的是，标准塑性载荷与安全系数的乘积要大于钢结构的构件强度。首先，在钢结构内部强度的构造分析中，会运用一阶塑性分析或刚性分析。其次，在重新分配结构内力时，可运用塑性设计法，使材料结构能够符合结构可塑性的分析要求。最后，在对法兰尺寸及限制横截面进行设计时，可运用塑形设计法来反映钢结构材料的范围，并准确凸显其稳定性结构的特点，提升结构安全度。

3.3 稳定性设计中需要注意的问题

在厂房钢结构设计的时候，一般钢结构跨度现国内常用的有6-24米，30米以上的一般称为大跨度钢结构。一般厂房钢结构分为横向和纵向跨度。而对于横向和纵向跨度结构，分别有着相应的标准和规定。在布置钢结构的时候，不能只是考虑奇特的建筑造型，这样就很难保证钢结构的抗震能力。所以在布置钢结构平面的时候，平面宜对称布置，且规则，这样在遇到地震的时候能够保持其足够的稳定性，而不会受到太过严重的破坏。对于吊车吨位大的厂房设置制动桁架来抵抗横向水平荷载,如图1所示。如今，各个领域都在应用各种各样的计算机软件技术，建筑行业对于钢结构的设计，同样也需要应用计算机分析软件进行辅助。利用计算机软件可以更好地计算钢结构的平面构件的强度以及它的稳定性，准确性更高，也更有效率，有助于提高设计质量。

图1吊车制动桁架

结束语

综上所述，厂房钢结构的优点在于其良好的结构强度，自身的重量也较轻，但对稳定性的设计要求较高，对于稳定性设计，通过对长细比的判断，还有对阻尼系数的分析，综合的应用各种不同的设计方法来进行设计，将钢结构的优势充分发挥出来，可有利于实现建筑工业技术的集成化和产业化。可以有效降低碳排放，环保性能更好。今后国内采用钢结构的厂房会越来越多，设计及相关人员一定会造就更多经济、合理、安全可靠的钢结构厂房建筑。

参考文献：

[1] 范荣进.国际物流园大型厂房钢结构安装施工技术分析[J].建筑与预算,2021(10):113-115

[2]王忠洁.大型钢结构厂房的制作安装施工[J].四川水泥,2020(03):112-123.

[3] 王冰.大型钢结构厂房中钢结构的制作与安装施工技术[J].城市建筑,2020,17(33):113-115.

[4]李剑峰.多层钢结构厂房安装施工技术分析[J].江西建材,2020(04):112-120.

[5] 陈伯庚.房地产业与泡沫经济——兼评当前房地产市场形势[J].中国房地产,2003(01):114-116.

[6] 樊哲琳.基于建筑工程项目中钢结构设计中稳定性分析 [J]. 江西建材 ,2019(11):150-152.