淺析鋼結構的穩定性設計問題

郭 俊

福斯特惠勒(河北)工程設計有限公司

淺析鋼結構的穩定性設計問題

郭 俊

福斯特惠勒(河北)工程設計有限公司

建筑鋼結構的應用越來越廣泛，其穩定性和重量輕的特點為建筑整體的穩定性起到了促進作用，避免建筑物的倒塌等事故的發生，但是就現狀來看，建筑鋼結構的整體穩定性還存在著一定的問題，因此加強對鋼結構的穩定性研究具有重要的現實意義。基于此，本文將著重分析探討鋼結構的穩定性設計問題及控制措施，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

鋼結構；穩定性；設計

1 、鋼結構的穩定性設計問題分析

1.1 結構整體穩定性問題

在進行穩定性設計的過程中，需要立觀大局，從鋼結構的整體性出發，并且將桿件的穩定性納入考量范圍。在進行鋼結構的設計過程中，遇到剛度以失穩性的問題時，首先采用折減系數以及臨界壓力的方法將軸心壓桿的穩定性計算出來。同時，還需要將彈性的穩定性計算，在對它們計算的過程中，要充分的考慮到鋼結構的整體性的穩定性，同時還需要做好二次設計，這主要是由于結構內力它會隨著一些柔性的構件變化而產生變化；其次，還需要將應力問題與疊加原理問題納入考量范圍。因為彈性穩定性的計算在和疊加原理結構變化中，它們的關系比較復雜，當前對于這兩者的計算還沒一個明確的確定。

1.2 不確定性因素問題

在鋼結構的設計過程中，其穩定性還會受到外界不確定因素的影響，其中比較突出的影響因素來自于物理以及幾何方面。設計過程中，在對先關的穩定性因素進行確定時，一些設計人員比較喜歡按照自己的施工經驗進行確定，缺少對實際問題的聯系。此外，由于一些設計人員缺少專業知識，在進行鋼結構的設計過程中，沒有能夠將符合當前需求的要素考慮，以至于在實際的計算過程中，得出的結構與設計要求相差甚遠。

1.3 預張拉體系問題

在鋼結構的穩定性設計過程中，預張拉體系是一個關鍵的內容，但是在實踐的過程中，沒能夠得到一個合理的理論系統。在對預張拉結構穩定性的設計過程中，還是缺少有利的理論依據，因此，工程的穩定性想要得到保證基本上是比較困難。

2 、鋼結構的穩定性設計措施

2.1 充分考慮整體與局部的穩定性

現階段，國內大多數鋼結構設計工作都是從平面體系的角度出發，桁架設計與框架設計便是如此。為了防止此類平面結構存在失穩的問題，應當充分考慮到整個結構的布局，設計出具有較強針對性的支撐構建。換句話來說，應當保證平面穩定設計計算與平面結構構件機構布置保持相同。例如說針對平面桁架構成的塔架來說，應當考慮到橫隔設置和構件穩定性。

2.2 強柱弱梁設計合理

強柱弱梁更加關注設計過程中柱和梁的整體性問題，這主要是因為鋼結構在承受較大荷載的情況下需要塑性鉸存在于梁子上而非柱子上，如此才能夠保證鋼結構在實際的應用過程中不會出現瞬間損壞，同時在外力作用之下還可以在短期內快速恢復到初始形態。國家相關規定在此方面給出了相對明確的規則與條件，強柱弱梁設計應當對其彈塑形充分計算，唯有符合相關要求才判定其合格。

2.3 鋼結構穩定性的計算

在實際計算方法的基礎上，計算出穩定的設計圖和結構圖的結構穩定性的基礎上和計算一致。一般而言，分析框架的穩定性和結構分析框架的工作是相當粗糙的。部分的施工工作，即使沒有工作，是唯一穩定的框架柱的設計和計算。由于對構件的穩定值計算在模型的基礎上，對模型的假設或簡化模型進行了計算，從而保證了鋼結構的計算值滿足要求，進行了計算方法的基礎上的穩定設計草圖和保持相同水平的結構穩定的基礎上的圖計算。

2.4 重視整體穩定與局部穩定之間的關系

整體穩定性與局部穩定性有著非常重要的關系，一些單位為了盡可能減少故障，簡單地根據以前的經驗對安全系數進行了確定，這樣的相關問題在分析中可能會導致較大誤差，從而影響精度的結構設計，不能滿足穩定性要求，因此兩者之間的距離應給予充分重視。

2.5 盡量減小不確定性因素造成的影響

鋼結構穩定性設計的不確定因素是不可避免的。因此，我們應該盡可能地讓相關性和力學性能的分析，對鋼結構設計的不確定因素盡可能減少，并更多的實驗基礎上選擇一個科學的程序，以確定之間的相關性，以滿足設計目標和要求。

2.6 其他注意要點

在進行設計住宅建筑的鋼結構階段，要著重注意鋼結構類型的主要住宅分為兩種：高層住宅及低層住宅。例如，別墅就歸為低層住宅的范圍，公寓則歸為高層住宅。在相關的住宅標準中有效提出規定，對于鋼結構住宅建筑的設計最好控制在12層以下，以此要預防抗壓抗震的基本要求。對鋼結構進行布置過程中單純的規則性會直接影響住宅建成后的抗震能力，因此，在對鋼結構平面進行布置時，要盡可能的做到做到鋼結構的對稱性以及規則性，有限預防在地震出現時，住宅遭到較為嚴重的破壞。

現階段，我國對于計算機軟件的應用技術的利用越來越廣泛，所以，建筑行業可以在進行鋼結構的設計時，有效的將計算機作為輔助工具來使用，并且能夠成功的在計算機的輔助下實現鋼結構整體穩定以及對平面構件的強度計算。鋼結構穩定性的設計人員的工作只需要精準的計算出鋼結構的穩定水平以及結構的強度。所以，計算機的有效利用有利于鋼構設計的過程，并且有效的提高了設計的工作效率。

總而言之，城市化的快速推進，工業化的發展，越來越多的高層建筑和大型建筑。鋼結構在鋼結構中的應用越來越普遍，其優勢在建筑面積中占有很大的比例。與混凝土相比，具有自重輕、抗震性能好、施工周期短、施工方便等優點。結構設計的基本原則應該是在設計之前就知道的，并且每個結構的穩定性能都被理解，完成后的設計繼續改進設計，以此保證整體工程質量安全。

[1]宋如巖.淺談鋼結構設計中的穩定性問題[J].科技資訊，2009，30：33.

[2]趙雪仰，郭杰，劉敏.鋼結構穩定性設計[J].科技信息，2012，29：379+317.

[3]張濤，任前進.淺談鋼結構穩定性設計[J].中小企業管理與科技(上旬刊)，2011，05：149.

[4]劉立輝.淺析鋼結構穩定性設計[J].中國建筑金屬結構，2013，12：33-34.