鋼結構穩定性設計的研究

沈兵

(博思格建筑鋼結構(廣州)有限公司,廣東廣州 510530)

鋼結構穩定性設計的研究

沈兵

(博思格建筑鋼結構(廣州)有限公司,廣東廣州 510530)

鋼結構具有很強的抗震性,自身重量較輕,在建筑領域的運用十分廣泛。但是,鋼結構存在很多關于穩定性的問題,如果不能妥善處理,將造成很大的經濟損失和人員傷亡。本文對鋼結構穩定性設計進行研究,為建筑領域的發展提供建議。

鋼結構 穩定性 設計

建筑行業中對于鋼結構的運用存在很多缺陷，主要表現在對于鋼結構的設計過程中存在的問題，使得鋼結構出現失穩的現象，嚴重威脅生命和財產安全[1]。我國在建筑領域不斷發展，建筑項目持續增加，鋼結構的穩定性設計越來越受到大家的關注。以下是對于鋼結構穩定性設計的詳細分析。

1 鋼結構不穩定的類別

1.1 分支點不穩定

分支點不穩定是鋼結構失穩的種類之一。當鋼結構的軸心受壓構件是完好無損的時候，如果端部受到負荷時，壓力不大于某個限值，整個鋼結構依然保持平穩，那么表示這個鋼結構承受著均衡的壓力[2]。此時即使是沿軸線發生變化也只是壓縮變形，那么假如出現相反現象，當壓力大于某個限值，鋼結構就會發生彎曲變形，從而造成分支點失衡的現象。

1.2 極值點不穩定

極值點失衡主要是指塑性伸展到一定程度時，鋼材制作而成的偏心受壓的部件失衡，導致平衡狀態發生改變而出現失衡現象。與極值點相關的還有跳躍失穩，跳躍失穩指的是在鋼結構的部件狀態失去平衡性后，自動跳躍到其他的穩定性的狀態中[3]。

2 鋼結構設計失穩的原因

鋼結構的穩定性問題主要是指該結構在受到外界的干擾的時候能否恢復到原來的狀態的一種性能[4]。鋼結構的穩定性容易受到很多種因素的影響，存在很大的隨機性。所以，影響鋼結構設計失穩的原因需要考慮全面，在考慮自身的原因的同時要考慮到外界因素，這樣才能很好的解決鋼結構失穩的問題。

(1)鋼自身構件的承載力。鋼結構自身的承載能力對于其穩定性設計有一定程度的影響，這些結構包括材料的截面特征等。整個鋼結構的整體的抗壓性和支撐力度也是十分重要的因素。在設計建模時為了對結構進行更加詳細的研究，在設計時期對于數學模型等提出的假設和現有的技術水平很難在前期的計算中得到十分準確的反應，造成出現計算值和實際的承載力相差極大的現象。(2)大跨度設計中的問題。目前對于鋼結構穩定性設計中存在很大的問題就是在大跨度的設計中，對于如何反應軸力和彎矩的效應問題存在很大的缺陷。在通常情況下，大跨度設計時會提取一個安全系數，但是其并不能夠準確的描述出網殼結構的現實受力的狀態。所以，在預張拉結構體系不完善的情況下，鋼結構整體和部分之間的穩定性相互關系也是影響鋼結構設計失穩的重要原因。(3)穩定理論不完善。由于鋼結構的穩定理論并不完善，但是很多設計師在進行鋼結構穩定性設計的過程中，忽略了穩定性因素，因而造成鋼結構不穩定的現象。在實際施工中，很多設計人員只局限在對于結構參數的一些不確定因素，這樣就會引起結構上一些顯著差異的出現。因此，鋼結構的穩定性設計應該將隨機參數考慮在內，并對干擾型屈曲等問題進行詳細研究。

只有不斷發現鋼結構設計中影響穩定性的原因，才能針對這些問題進行實質性的改善，采取有效措施進行技術的改進和理論的完善，才能從根本上完善鋼結構的穩定性設計。

3 鋼結構穩定性設計應該遵循的原則

由于鋼結構穩定性設計存在很多缺陷，造成在建筑工程的實際施工中經常出現一些損失，影響施工的進行并威脅生命安全。以下是對鋼結構穩定性設計中應該遵循的原則進行詳細分析。

3.1 把握全局

設計人員在進行鋼結構的施工安排和計劃的時候，應該提前對整個鋼結構的體系和各個部分進行穩定性考察。目前，很多鋼結構的設計是以平面的形式進行的，所以想要保證平面結構的穩定性，應該將鋼結構平面設計的整體性作為整個設計過程中的關鍵部分。而且，設計人員應該保證結構構件的穩定計算應該與實際安排相一致。所以，鋼結構穩定性設計應該從整體上把握整個鋼結構的構成，才能保證鋼結構的穩定性設計獲得成功。

3.2 結合實際

鋼結構需要進行計算的簡圖和實際鋼結構的計算方式對應的簡圖一致。對于單層或者多層的框架結構設計中，要實行穩定性的計算才能得到框架穩定的相關柱長度的系數。并且通過穩定性的分析和計算，保證柱穩定性計算和框架的穩定性計算相一致。據我國相關文件表示，框架的穩定參數與桿件的設計和制定都來自于簡化和假設。

3.3 設計與計算一致

鋼結構的穩定性設計和鋼結構的穩定性實際計算相吻合。確保鋼結構的穩定性設計和鋼結構的穩定性實際計算是設計人員在進行設計的時候最應該關注的問題。所以，在考慮鋼結構的構造的時候，應該從不同的強度進行全面布局。

4 加固鋼結構

由于鋼結構的穩定性容易在實際的施工中出現問題，所以在設計期間應該提前對鋼結構的穩定性進行加固。根據目前我國的實際情況，發現鋼結構的穩定性設計應該從改變計算圖形和加大連接強度等方面入手，保證施工的安全進行。

改變鋼結構計算圖形的方法主要是利用荷載的分布情況等，對附加的支撐點或者桿件進行增設，再施加相應的預先應力，從而進一步確保其穩定性。這類方法主要需要考慮到空間的協調能力，增加一定的增設點能夠形成一個空間的結構，主要是利用剛度和承載力來增加其穩定性。

還有一種方法是通過受彎桿件來改變鋼的界面內力來加固鋼的穩定性。在增大截面加固鋼的截面構件的時候，選擇的界面方式應該對加固技術有幫助，而且要考慮到實際已存在的缺陷。

5 結語

總之，鋼結構穩定性設計的主要因素的承載力對于整個鋼結構的穩定性設計具有決定作用。鋼結構的穩定性直接關系到我國整體建筑工程的可持續發展，也就關系到經濟的健康發展。基于鋼結構穩定性的重要性，相關設計人員在進行鋼結構穩定性設計的時候，應該充分考慮各種可能導致失穩的原因，并采取完善的加固措施，才能進一步保證施工的安全進行。

[1]萬迎春.鋼結構構件設計及節點設計分析[J].黑龍江科技信息,2010(14).

[2]關廣軍,汝明.鋼結構設計簡單步驟和設計思路[J].今日科苑,2009(08).

[3]李超,范希瑩,李東岳.一個鋼結構與混凝土結構混合建筑的結構設計[J].科技信息,2010(13).

[4]耿瑞峰.關于建筑施工中引起的幾個質量問題的改進意見[J].民營科技,2011(06).