關于鋼結構設計中穩定性研究

李建海+王珍吾+劉良林

摘要：隨著我國社會的發展以及經濟水平的提升，建筑業的發展前景日益廣闊。因為鋼結構具有較高的穩定性和抗震性能，被廣泛運用于建筑工程領域。但是，在現代工程史上發現了許多因鋼結構失穩而產生的事故，為了確保工程的安全及質量，強化鋼結構設計中的穩定性具有重要現實意義。本文首先簡要敘述了鋼結構穩定性設計的有關原則，然后闡述了鋼結構穩定性設計過程之中存在的漏洞，并且分析了鋼結構穩定性設計中的加固方式。

關鍵詞：鋼 結構設計 穩定性

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）07-0198-01

在現代許多鋼結構的建筑當中，鋼結構穩定性較差的情況非常常見。這不僅給施工的過程帶來巨大的風險及安全隱患，而且還可能會出現重大的經濟損失以及人員損傷情況。目前建筑領域已經對鋼結構穩定性設計給予高度重視，這也是該行業的發展趨勢，完善鋼結構設計中的穩定性，可以在節約資源的同時保障工程的實施質量。

一、鋼結構穩定性設計的原則

（一）計算方式與結構簡圖保持一致

目前，在對框架結構進行分析的過程中，常常是直接進行框架柱的穩定計算，這時一定要保障框架結構計算所給出的基本假設，然后依據結構簡圖確定具體的結構尺寸，用相應的計算方式進行穩定計算。若結構簡圖和計算方法不一樣時，要調整計算方式，而不是去修改結構簡圖。

（二）鋼結構布置符合穩定性要求

在對鋼結構進行布置的過程中，一定要確保每個環節的穩定性要求，切勿將眼光僅放在容易出問題的環節。若處理了平面失穩的情況，不可放任不管，要設計有效的支撐構建來進行消除。與此同時，還需要高度重視桿件的穩定與平面橫隔設置之間的關系，確保二者均滿足穩定性設計的要求。

二、鋼結構穩定性設計之中存在的問題

（一）不確定因素過多

在鋼結構體系設計之中，存在許多不確定因素。例如，鋼構建承載的強度就會對鋼結構的穩定性產生嚴重的影響，主要涵蓋了構建材料的截面特點以及應力等多重因素，而且整體結構的支撐力和抗扭力性能也會在一定程度上束縛鋼結構的穩定性。然而在建模設計當中所涉及的數學模型、假定以及邊界條件等，以現在的技術水平難以實現，使得在最后的設計環節，理論數值和實際承載力之間存在過大的偏差，這類問題都會對鋼結構穩定性設計產生一定程度的影響。

（二）梁—柱單元理論的濫用

在網殼結構穩定性設計之中，梁—柱單元理論已經逐漸成長為了最核心的設計理念。但不容樂觀的是梁—柱理論難以全方位地反映出網殼結構的受力情況，比方說軸力及彎矩這二者之間的耦合效應。梁—柱是在整個鋼結構穩定性設計過程中，是最為基本的環節。所以在鋼結構穩定性設計的實際操作中，梁和柱的穩定性以及這二者之間的力學效應切不可忽視。

（三）預張拉結構體系不夠完善

在鋼結構穩定性設計中，預張拉鋼結構體系是一個不容忽視的關鍵點。在長時間以來的工程建設過程之中，預張拉鋼結構體系一直存在著這樣那樣的不足與缺陷，沒有科學完整的理論體系來對預張拉結構之中穩定性進行深入探討。所以，這也就難以保障整個建筑工程的穩定性，這也表示建立一個科學完善的預張拉結構體系已經刻不容緩。

（四）忽視了局部和整體之間穩定性的關系

在鋼結構穩定性的設計過程中，存在大跨度的鋼結構的整體穩定性與局部穩定性計算欠精準的狀況。盡管其穩定性計算模仿了過去的案例來確定整體穩定性及部分穩定性間的安全系數，但是并沒有根據具體的工程情況來計算出更加科學的安全系數。所以，難以真實地表達整體穩定性和局部穩定性之間的關系，進而無法保障鋼結構設計的穩定性。

三、強化鋼結構設計中穩定性的主要策略

（一）盡可能縮小不確定成分的影響

在鋼結構穩定性設計過程中，不確定成分所帶來的影響是無法規避的，但是可以靈活利用一些技巧來縮小不確定成分的影響力。比方說，可以深入分析鋼結構的力學性能。至于變更鋼結構計算圖形的這種加固方式，就是根據邊界條件以及荷載的具體分布情況，通過附加桿件的科學設置以及支撐點對結構施加預應力，有效提升鋼結構設計的穩定性。

（二）科學使用梁—柱單元理論

梁—柱理論在鋼結構穩定性設計中，是最基本也是最為重要的。這就表示，必須對鋼結構工程的場地、施工材料以及設計方案等諸多有關事宜進行深入考察，結合梁—柱單元理論，對鋼結構設計當中的細部構造、構建之間的穩定性、整體構造以及組成部分之間的穩定性等多重因素進行深入分析，實現提升鋼結構設計穩定性的目標。

（三）構建完善的預張拉結構理論體系

對于整個鋼結構穩定性的設計過程而言，預張拉結構理論體系是不容忽視的關鍵所在。在構建了科學完善而且合理有效的預張拉結構體系之后，在此理論體系的協助下，對預張拉結構進行深入研究，所得出來的結果必定是準確科學的，這樣也能夠從根本上有效提升鋼結構的穩定性。

（四）密切關注局部與整體間穩定性的關系

依據工程的具體狀況，深入考察施工現場以及材料，計算出科學可靠的安全系數，減小誤差，提升鋼結構穩定性設計的準確性。比方說，在結構穩定性設計中，把鉸接改成鋼接，增加中間支座或者調整連續結構的支座位置。

四、結語

鋼結構設計當中的穩定性會對工程的安全以及質量產生直接影響，在具體的設計過程之中，各工作人員必須清楚結構構件的實際穩定性，對鋼結構穩定性設計之中存在的問題給予高度重視，針對工程的實際情況進行鋼結構穩定性設計，避免出現失穩情況而引發重大安全事故。

責任編輯：楊國棟