試論鋼結構設計中穩定性分析

唐文柯

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試論鋼結構設計中穩定性分析

唐文柯

華星鋼構股份有限公司

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，我國的建筑事業也得到日益蓬勃發展，鋼結構所體現的結構性能好、施工速度快等優勢，也讓鋼結構在工程建設中得到廣泛應用。無論是建筑工程，還是橋梁工程都離不開結構設計，而結構設計中的穩定性設計對于整個工程的結構安全和工程質量是至關重要的。本文主要分析了現階段鋼結構設計中穩定性的相關問題，并針對這些問題提出了一些解決的辦法。

關鍵詞：鋼結構； 設計； 穩定性； 問題

1 前言

在鋼結構設計中，要注意遵循鋼結構設計的基本原則，還要綜合考慮其結構受力體系、連接構造、屋面荷載取值、防水防腐蝕抗震等等存在的問題，并對其進行一一剖析解釋，才能對以后的施工過程提供良好的平臺。對建筑鋼結構設計中應注意的問題進行探析，其目的是為設計者提供可供參考的文獻，以便于在以后的鋼結構設計應用中，更合理、高效、安全的對建筑業做出貢獻。

2 鋼結構穩定性設計的重要性

目前，在很多鋼結構的建筑中都普遍存在鋼結構穩定性差的問題，出現這樣的問題主要是設計者沒有把鋼結構中的結構體系和材料的力學性能了解清楚，缺乏穩定性設計的相關概念，另外在施工的過程中也沒有嚴格按照施工規范，有的為了降低成本，偷工減料，沒有保證關鍵部位的施工質量，最后導致結構出現失穩現象，造成重大的經濟損失和人員傷亡。為此做好建筑工程中的鋼結構穩定性的設計是極為重要的，他不僅關乎工程的質量，還關乎人們的生命安全，一旦出現鋼結構失穩的現象，輕者使建筑中的某一個方面出現問題，重者則能夠讓整個工程全部倒塌和造成人員傷亡。現階段，做好鋼結構穩定性設計已經迫在眉睫，只有注意了穩定性設計存在問題，針對問題采取相應的措施，這樣才能夠更好的推動建筑工程中鋼結構的進一步發展。

3 鋼結構穩定性設計中的問題

雖然鋼結構體系在很多工程中得到了廣泛的應用，但是要想取得進展，在鋼結構穩定性設計方面還需要注意一些問題。

①在鋼結構穩定性設計的研究中存在著多種不確定因素，像材料的力學性能、幾何變形和初始變形。此外在確定與穩定性有關的幾何量及物理量時，主要是根據以往的經驗來分析，沒有結合具體的情況進行細致的分析，這也是不確定性的因素。設計人員在進行穩定性分析的時候，會初步建立與之相關的模型，這些模型本身就存在著一定的不確定性，如果應用到工程實際中同樣也會引入不確定性因素。

②鋼結構穩定性設計中，需要注意整體穩定與局部穩定的關系，特別是一些大跨度的鋼結構。雖然根據以往的經驗可以確定整體穩定與局部穩定之間的安全系數，但是沒有結合具體的工程情況，來確定一個較為科學的安全系數，是不能夠真實反映整體穩定與局部穩定兩者之間關系的。

③鋼結構穩定性設計中的另一個重要體系就是預張拉結構體系，以往的預張拉結構體系的理論都不是很完善，沒有一個完整合理的理論體系來分析預張拉結構中的穩定性，在工程應用中依然采用的是先前的理論體系，因此需要建立一個完善科學的預張拉結構體系理論。

④在鋼結構穩定性設計中，梁與柱的穩定性設計也是一個重要環節，因為梁和柱是整個鋼結構體系中最為基礎的部分，如果梁和柱的穩定性沒有保障，更不用談整個鋼結構體系的穩定性，因此需要注意梁和柱的穩定性和了解兩者之間的力學效應。

4 鋼結構穩定性設計的難點

目前，在進行鋼結構穩定性設計時難以控制好不確定因素對鋼結構穩定性的影響。一些工程在進行結構穩定性設計和分析的時候，都是采用以往的經驗來確定相關關系，沒有結合到具體的工程來確定一個合理、科學的相關關系。在根據以往的經驗確定相關關系的時候，就像是多次統計后得出的結果一樣，存在著一定的不確定性和科學性，是不能夠作為實際工程分析的依據。在對相關數據進行統計的時候，難以確保每一個數據的準確性，同時也難以結合具體的工程來驗證這些數據的準確性，這樣就給鋼結構穩定性設計和分析帶來了不確定性因素，使得穩定性設計沒有實際意義和相關分析不具有實效性。因此要想做好鋼結構穩定性的設計，不解決上述難點，將不確定性因素對穩定性設計的影響降到最低，是不能夠確保穩定性設計和分析具有實效性的。

5 鋼結構穩定性設計的相關原則

5.1計算方法與結構簡圖保持一致

現階段，在進行框架結構分析的時候，通常是不會采用框架穩定性分析的，而是直接進行框架柱的穩定計算，在采用這種方法的時候，一定要確保框架結構計算所給出的基本假定，然后根據結構簡圖確定實際的結構尺寸，再根據相應的計算方法進行穩定計算。此外若結構簡圖和計算方法不一致時，需要調整所使用的計算方法，而不能去修改結構簡圖，這樣才能確保鋼結構穩定性分析的要求和設計的實效性。

5.2鋼結構布置達到穩定性要求

在進行鋼結構布置的時候，一定要確保每一個環節的穩定性要求，不能夠為了簡單，只是注重容易出現問題的環節。在出現平面失穩的情況時，不能置之不理，需要設計必要的支撐構件來消除平面失穩的現象。此外還需要注意桿件自身的穩定和平面橫隔設置之間的關系，確保兩者都滿足穩定性設計的要求。

5.3細部構造與構件穩定性計算方法相符合

在鋼結構穩定性設計中，細部構造一定要和構件的穩定性計算的方法相符合，像在進行梁的穩定性計算時，不能夠用計算梁剛度的方法去計算梁的強度，這樣的計算是不科學、不合理的，為此需要保持構件與細部構造穩定性計算方法的相符性，這樣才能確保穩定性計算的實際效用。

6 針對問題提出的相關措施

針對穩定性的問題，找出合理、科學的解決辦法，這樣才能滿足設計的要求，降低因穩定性問題而出現事故的發生率，以下是一些具體的措施。

6.1盡量減小不確定性因素的影響

鋼結構穩定性設計中，是不可能避免不確定因素影響的。為此只有盡量的減小不確定因素，為鋼結構進行力學性能的分析和相關的設計，也可根據眾多的實驗，最終選擇一個較為合理的方案來確定相關關系，也只有這樣才可以滿足設計要求和目的。

6.2重視局部穩定與整體穩定的關系

局部穩定與整體穩定之間有著重要關系，需要重視兩者之間的關系，有些單位為了省事，只是根據以往的經驗確定兩者直接的安全系數，這樣在進行相關問題的分析時，就會存在很大的誤差，嚴重影響到結構設計的準確性，更不用說達到設計的目的，滿足穩定性的要求，為此需要特別重視兩者之間的關系。

6.3建立完善的預張拉結構理論體系

預張拉結構的分析對于鋼結構穩定性設計是極為重要的，是需要做好這方面的工作的。在進行預張拉結構的分析時，一定要有一套完善的預張拉結構理論體系，根據這個體系進行分析，最終得出準確的結果，為此需要建立一套完善的預張拉結構理論體系，確保鋼結構穩定性設計的要求和目的。

7結語

綜上所述，在鋼結構穩定性設計中，作為主要的因素承載力決定著穩定性設計的關鍵，而鋼結構穩定性設計完善，對我國可持續發展有著重要作用。由于鋼結構穩定性受多種因素的影響，使穩定性設計的難度再次加大，因此，在結構穩定設計中，根據鋼結構失穩的種類，全面考慮影響鋼結構穩定性設計的主要因素條件下，克服以往穩定設計存在的缺陷，加固設計避免失穩造成巨大損失，使鋼結構日后應用更為廣泛。

參考文獻：

［1］陳超.淺談建筑結構設計中建筑的穩定性［J］.科技風， 2011.

［2］陳驥.鋼結構穩定：理論與設計［M］.北京：科學出版社， 20O1.