解析影響鋼結構穩定性設計的一些因素

摘要：鋼結構因其有較強的抗震性、自重較輕及強度高等優勢，被廣泛應用于建筑工程中。而各類鋼結構中都會存在穩定性問題，一旦處理不當就會造成失穩，引起人員傷亡和財產損失，給工程帶來巨大的損失。就此，本文對影響鋼結構穩定性設計因素進行了較為深入的探究，希望能給同行人員提供一點參考。

關鍵詞：鋼結構；穩定性設計；影響因素

1 引言

隨著經濟的不斷進步和社會的不斷發展，鋼結構的規模與體系也得到了迅速的發展。伴隨逐漸增多的鋼結構工程，對于使用鋼結構理論的建筑設計也日趨科學化和體系化。鋼結構和以前傳統的建筑材料相比，具有強度比較高、重量較輕和施工時間較短等特點，并可達到節能減排的作用。因此，建筑鋼材料被廣泛的應用到建筑工程當中。雖然其優點不少，然而其穩定性的控制也是鋼結構在設計中需要解決的重要問題。就此，本文對影響鋼結構穩定性設計的因素進行了解析。

2 鋼結構的失穩分類

2.1 分支點

在其軸心的受壓構件較為完好的情況下，當端部受壓力時，其所承受壓力≤某個限值，但依然處于穩定平衡狀態，那么此時鋼結構的構件截面承受較為均勻的壓力，若軸線有狀況產生也僅僅為壓縮變形。而相反的是，若端部所受荷載壓力的時候，其所承受的壓力>限值，此時，其構件便會發生彎曲性的變化，那么就會使得原來的軸心所受到的壓力平衡的形式發生一定程度上的改變，從而導致分支點出現失穩現象。如圖1 所示，當荷載有所增加時，在鋼結構的平衡出現改變的同時，也會出現新的平衡形式而又造成失穩。

2.2 極值點以及跳躍的失穩

此失穩主要是因為塑性擴展至一定程度的時候，鋼材所做成的偏心受壓構件便失去了其穩定性能力，從而使得平衡的形式改變而產生失穩現象。與分支點與極值點的失穩有所不同，跳躍的失穩則為當鋼結構的構件狀態失去其穩定平衡之后，跳躍至其他的穩定平衡狀態（見圖2）。在荷載q存在的條件下，荷載的曲線OA 成現穩定的上升，而一旦達到最高點A時，又就會自動的跳躍至C，拱結構下垂，因AB曲線不太穩定，且BC曲線處于穩定的上升階段，不存在極值點以及分支點，因此，可以斷定鋼結構出現失穩了。

3影響鋼結構的穩定性因素

3.1 構件承載強度影響

構件承載強度的影響鋼結構穩定性，其中構件材料的應力、截面特征等，都對鋼結構穩定性具有一定的影響。剛的整體結構的支撐性能與抗彎曲性能對其也有一定的影響，設計建模也是為了對結構進行分析，考慮種種因素（所提的假設、數學模型、技術水平及邊界條件）對其影響，，影響鋼結構穩定性的重要因素還有計算的理論值與實際承載力出現的差異，在穩定性設計時，這些影響因素都必須被考慮的。

3.2穩定設計理論的影響

（1）在結構設計中如何反映軸力和彎矩的耦合效應成為鋼結構穩定性設計中最大的問題。在大跨度結構設計中通常是取一個比較穩定的安全系數，但不一定能夠看出網殼結構真的受力狀態，因此，在結構體系的穩定設計理論還很不完善的狀況下，整體與局部間的穩定性作用關系是值得研究的。

（2）對于鋼結構而言，其穩定性理論也是不完善的，而人們在日常設計中，卻是從完善的角度出發，很多隨機因素并沒有考慮進去，這樣就對穩定性造成一定的影響。在實際的工程施工之中，因限于其結構參數的不確定，而導致響應上出現差異，所以，鋼結構的穩定性設計就應著手于考慮隨機參數的結構極值失穩和干擾型屈曲以及跳躍型失穩等的問題研究。

4 鋼結構穩定性設計

4.1 基本準則

a.鋼結構在安排的時候，應對整個的鋼結構體系以及組成的穩定性要求進行詳細的考慮。由于當前的諸多鋼結構設計是以平面體系為主，因此，為了確保其平面結構不會出現失穩的狀況，平面的整體安排是整個設計的關鍵所在。如對框架及桁架的支撐構建進行加大。同時也要保證構件穩定的計算與結構安排的相一致。

b.鋼結構的計算簡圖要與實際的鋼結構計算方式所規定的簡圖一樣。而在進行單層和多層的框架結構設計時，必須進行相應的穩定性計算，以此來獲取框架穩定的柱長度系數，同時，通過穩定性來進行分析，以確保柱的穩定計算和框架的穩定性的計算相同。設計者在進行鋼結構穩定設計的時候必須滿足基本規范假設才能使用。

c.鋼結構的穩定性設計和其穩定性的計算要保持一致性。因確保鋼結構的構造和其構建的穩定性計算一致為設計中最為重要的問題之一，而在對穩定性進行考慮時，應從不同強度的需求來對鋼結的構構造進行考慮。

4.2 對鋼結構進行加固

4.2.1 對結構計算的圖形進行必要的改變以加固鋼結構

此加固的方式是把荷載分布的狀況與邊界的條件以及傳力途徑等性質進行必要的改變，以此來增加輔助桿件與支撐結構并實行加固。在結構的計算圖形中，加大輔助桿件與支撐，不但有助于結構的空間結構的增加，也對結構的剛度增強有一定的幫助，再通過驗算等手段來鋼結構的穩定性的承載力與動力獲得一定程度上的提高。同時，減少鋼結構的長細比，而使得鋼結構的穩定性便的更強。

4.2.2 減輕及改變荷載的分布

通過受彎桿件荷載的改變，把單獨的集中端部支撐荷載承受轉變為多個的端部支撐的荷載承受并進行相應的加固。在選取截面進行加固之時，一定要注意到截面的形式，其須具有實際的加固缺陷與損傷滿足的加固要求，這樣才可使得鋼結構變得更加穩定。

4.2.3 對固件的連接進行加固

通過采用焊縫或高強度的螺栓以及柳釘等的方式將鋼結構進行相應的連接加固。在進行加固連接的時候，一定要根據實際的工程鋼結構進行必要的加固。比如鋼結構的加固的原因與目的以及鋼結構的實際受力情況與構造等進行分析之后，方可確定固件的連接方式。通常情況下，在采用焊縫的連接過程中，要注意選用已被確認的焊接工藝和連接材料，才可以進行焊接加固，從而確保鋼結構的穩定性。

5 結束語

隨著社會經濟的迅猛發展，我國的建筑行業也是在不斷發展中飛速前進。建筑的安全性能也更應該引起建筑師的注意。建筑中鋼結構的穩定性設計不是簡單的將建筑付諸于施工階段即可，它是一項責任十分重大的工作，直接關系到人民群眾的生命安全和建筑工程的經濟收益。因此，在建筑工程中，鋼結構穩定性設計單位和技術人員需要采用新的理念和方法，保障鋼結構在建筑工程中的安全性和穩定性，使得我國的建筑事業在摸索中穩步前進。

參考文獻

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