小議鋼結構的穩(wěn)定設計

龍宇航　姜龍飛　李洋

[摘要]針對鋼結構穩(wěn)定設計進行分析，提出了鋼結構失穩(wěn)類型，并闡述了鋼結構穩(wěn)定設計特點，結合這些內(nèi)容，研究了鋼結構設計過程中應遵循的原則，內(nèi)容有：結構設計簡圖和實際計算依照的簡圖保持一致，計算結構細部構造以及構件穩(wěn)定計算之間相互配合。希望通過對這些內(nèi)容的分析，能夠為鋼結構穩(wěn)定設計提供一定幫助。

[關鍵詞]鋼結構；穩(wěn)定設計；失穩(wěn) 文章編號：2095-4085（2017）05-0061-02

鋼結構中，穩(wěn)定性問題有待解決。如果鋼結構失穩(wěn)，會帶來極大經(jīng)濟損失，同時為人員安全帶來隱患。針對這種情況，設計人員在對鋼結構進行設計時，對于結構的穩(wěn)定性要重點關注，保證設計是以結構的穩(wěn)定為基點的。目前的實際情況是，設計人員對于鋼結構的設計經(jīng)驗相對不足，對鋼結構失穩(wěn)情況了解不夠充分，導致結構設計過程中，出現(xiàn)失穩(wěn)情況。此外，是因為新型鋼結構的出現(xiàn)，設計者對這一新型結構不夠了解，從而導致設計中出現(xiàn)問題。

1鋼結構失穩(wěn)類型

分支點失穩(wěn)：當直桿軸心受壓、平板中面受壓，均屬于分支失穩(wěn)。極值點失穩(wěn)：進行建筑鋼材的使用時，將其制作成偏心受壓的結構構件，但當結構的塑性持續(xù)發(fā)展，進而發(fā)展到一定程度時，就產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。躍越失穩(wěn)：和以上兩種失穩(wěn)情況不同，其不存在平衡分岔點，同時也沒有極值點，其主要是在失去平衡之后，產(chǎn)生另外一種穩(wěn)定平衡狀態(tài)。鋼結構設計過程中，準確區(qū)分結構失穩(wěn)類型十分重要，只有這樣才能準確估算結構的穩(wěn)定性。人們對穩(wěn)定問題的研究逐漸深入，以上結論已經(jīng)不能滿足當前鋼結構設計的需要。因此，相關設計人員需充分掌握構件性能，這就必然要充分了解不同缺陷對構件帶來的影響。

2鋼結構穩(wěn)定設計特點

失穩(wěn)和整體剛度：根據(jù)目前我國正在執(zhí)行的使用規(guī)范中的相關規(guī)定，確定使用臨界壓力求解法和折減系數(shù)法計算軸心壓桿的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性整體分析：從結構的整體角度進行綜合分析，通過整體結構的綜合表現(xiàn)對鋼結構桿件的穩(wěn)定狀態(tài)進行確定。穩(wěn)定計算其他特點：在對彈性穩(wěn)定進行計算的過程中，仍然要保證對結構的整體性進行充分綜合考慮，除此之外還存在著其他的不同特點，同樣需要相關人員的高度重視。首先是對二階段進行分析，因為柔性構件的特殊性，其會產(chǎn)生大量的變形，而這種變形會對結構的內(nèi)部產(chǎn)生較大影響，因此，采用這種分析方式較為適宜；而對彈性穩(wěn)定進行計算過程中，這種方式不能使用，這主要是因為，對迭加原理進行使用過程中，必須遵循以下原則：（1）材料與虎克定律相符合進而成為正比關系；（2）使結構變形減小。但是彈性穩(wěn)定計算中，通常不會對這一要求進行滿足，而非彈性穩(wěn)定計算方式又均不符合兩原則。

伴隨著新型鋼結構體系的不斷發(fā)展，人們對鋼結構穩(wěn)定性提出了更高的要求，在具體設計過程中，出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的主要因素在于，相關人士對新型鋼結構的穩(wěn)定情況了解的不夠充分。

3鋼結構設計原則

鋼結構設計要滿足穩(wěn)定這一基本要求，穩(wěn)定的鋼結構設計也是實際設計過程中需要主要的主要問題。基于此，就提出了以下需要遵循的原則，從而為鋼結構設計的穩(wěn)定性提供幫助。

3.1結構設計簡圖和實際計算依照簡圖保持一致

當下，在對單層鋼結構和多層構架進行設計的過程中，人們往往不對構架做穩(wěn)定性分析，取而代之的是對構架實施穩(wěn)定計算。對這一方式進行使用，需要對柱計長度系數(shù)進行使用，通過對此方法的使用，進而對框架柱的穩(wěn)定性進行計算。基于這種情況，首先還是要從整體角度出發(fā)，對框架的整體穩(wěn)定性進行分析，從而使得柱穩(wěn)定計算和框架穩(wěn)定計算產(chǎn)生相同的效果。然而，實際情況卻不容樂觀，通常在實際的設計過程中，會有多種框架形式存在，加之考慮計算工作的簡化問題，就需要進行一些經(jīng)典條件的設定。對于單層和多層框架的計算，相關規(guī)定中進行了長度系數(shù)的提出，從而對五條基本假定進行了使用。在五條假定中，存在這樣一種假定情況，就是：框架柱的全部柱子同時喪失了穩(wěn)定性，每個柱子的臨界荷載也同時實現(xiàn)。對這一假定進行考慮，結合實際情況，計算各個主體框架的穩(wěn)定參數(shù)，經(jīng)常使用的方式為簡化方式或者經(jīng)典型方式。面對此類情況，就要求設計者在設計時要對結構的情況予以充分的了解，確定設計結構與這些假設相符合，進而保證設計中的準確應用，確保實際設計效果。對鋼結構進行實際設計，鋼架計算簡圖以及實際應用方式與所依據(jù)的簡圖情況不一致，也可以舉例說明：針對搖擺柱框架以及橫梁上有較大壓力的框架，如果仍然按照規(guī)范系數(shù)進行計算，就會產(chǎn)生安全問題。因此，對計算方式進行選擇的前提是與局地計算對象相統(tǒng)一。

3.2對結構細部構造計算和構件穩(wěn)定計算進行配合

對于鋼結構的設計，其中一個重要問題就是，在對鋼結構進行計算時要確保與結構設計相符合。設計時，傳遞彎矩和不傳遞彎矩節(jié)點之間需要相互連接，同時賦予其充足的剛度和柔度，盡可能減少桿件偏心等問題的出現(xiàn)。但是，若遇到性能問題，鋼結構構造經(jīng)常存在不同強度的要求或者對其提出特殊性分析。以簡支梁為例，對于不動腳支座的位移進行制止，僅允許其保持平面內(nèi)的轉動，以抗彎強度進行分析，對梁的整體進行處理過程中，以上要求是難以滿足的。其中的支座，需要進行縱軸扭轉進行制止，并允許梁在水平內(nèi)轉動，同時保持與梁端截面的自由翹曲。

4結語

鋼結構穩(wěn)定性和鋼結構的強度存在一定差別。因此，在對鋼結構進行設計時，設計者要對結構構件的穩(wěn)定性能方面進行全面的了解，防止實際設計過程中出現(xiàn)結構失穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生。設計人員需明確一個概念：伴隨著新結構的涌現(xiàn)，設計人員如果對鋼結構性能了解不夠，會導致構建出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，進而影響整體結構的安全。