淺析溫度對鋼結構穩定性的影響

沈斌

（十一冶建設集團有限責任公司第四安裝工程分公司 廣西柳州 545007）

鋼結構自身的穩定性在一定程度上決定了其承載力，因此是對于一些規模較大的鋼結構，在具體分析過程中，要重對溫度的對結構的影響，導致的變形、位移等各項內容進行深入分析探討，完成對鋼結構的合理分析，從而確保結構的穩定性，為人們提供一個穩定的環境。

1 鋼結構的失穩類型

1.1 平衡分岔失穩

鋼結構構件在具體應用過程中，在同一荷載點受不同因素的影響，會出現不平衡分岔現象，這將會對結構的穩定性造成較為嚴重的影響。依據構件曲后荷載一撓度變化區別，可以將平衡分岔失穩劃分為不穩定分岔失穩和穩定分岔失穩兩種不同類型。

1.2 極值點失穩

具有極值點失穩構件荷載一撓度曲線只有極值點，不會在構件上出現不同狀態的分叉點，同時構件彎曲變形性質也不會發生改變[1]。通過對大量的鋼結構構件進行分析不難發現，極值點失穩是一種十分常見的現象，偏心受壓構件在實際應用過程中，彈塑性變形在達到一定程度后，構件出現的失穩都屬于極點失穩，這也是需要引起相關工作人員注意的一項重要內容。

1.3 躍越失穩

躍越失穩不存在平衡分岔點，也沒有極值點，該失穩狀態與不平穩分叉失穩存在一定相似之處，在結構喪失相應的平衡后，結構的穩定平衡狀態將會發生跳躍，從而處于另外一個平穩狀態[2]。

2 尺度效應下溫度對鋼結構穩定性造成的影響

（1）問題分析過程中，從鋼結構穩定性結構構件的具體布置入手，通過該方式確保單個構件和整體兩者的穩定性，確保結構的性能能夠達到建筑結構的需求[3]。例如，設計平面體系過程中，在結構中，應當依據結構的實際情況，設計一些結構中必要的支撐體系構建，通過該構建，確保體系在應用時，不會出現失穩現象，對結構造成造成不良影響，而在對一些無法簡化成平面的空間結構穩定分析時，要對通過穩定分析，對鋼結構構件的整體情況進行分析，同時通過該方式對結構的極限承載力進行計算，完成對結構情況的合理判斷。

（2）結構計算簡圖要與計算方法依據的簡圖保持一致。在設計多層或單層框剪時，經常通過對框架柱穩定計算進行應用，通過其取代結構整體穩定分析，這也就是在問題分析過程中經常采用的計算長度法，該方在是應用過程中相對來說比較簡單，因此得到了廣泛應用[4]。但是，在應用時，需要相關工作人員注意的是，不得直接進行簡單套用，由于該方法在的具體應用條件為：柱頂承受對成荷載的對稱框架。這樣，在對非對稱結構框架或非對稱結構荷載，甚至是結構、荷載都部不對稱的框架進行計算時，要依據實際情況對，修正柱的計算長度系數，從而確保最終計算結果的準確性，保證結構的穩定性。

（3）結構穩定計算的具體結果應當與結構設計相符。問題具體分析，如果涉及結構的穩定性問題時，在結構的具體構造上，強度方面經常會出現不同的的要求，下面以簡支梁為例進行分析，具體內容如表1所示。

表1 簡支梁分析內容

3 溫度對鋼結構造成的具體影響

通過分析溫度對鋼結構造成的影響進行分析，最終可以得到如下結論：

（1）溫度對于一般鋼結構建筑來說，造成的影響并不大，但是針對一些超大型鋼結構建筑來說，造成的影響相對來說比較大，在具體設計過程中，需要依據鋼結構的實際情況，對溫度應力和溫度原因引起的變形進行計算。溫度變形和溫度應力兩者本身矛盾體，鋼結構釋放溫度應力，將會使結構變形變大，對溫度變形進行合理控制，將會增加溫度應力，因此，在鋼結構中，應當同時好溫度應力和溫度變形兩項內容，只有這樣才能確保，鋼結構最終的穩定性能夠達到建筑要求，從而為人們提供一個穩定的建筑結構。

（2）通過分析可以發現，對于超大鋼結構來說，溫度不動點通常都發生在結構中間位置，溫度不動點處剛度約束性較強，向結構兩端方向，約束力將會逐漸變小，結構中間區域，溫度應力最大，結構兩端的約束力將會有所降低，結構受溫度影響，鋼架構發生的具體變形情況，也會隨著控制能力的變弱，這也就形成了鋼結構在實際應用過程中，結構變形情況，具體是由中間向兩端逐漸變大的趨勢。

（3）針對超長鋼結構廠房來說，每隔20～30m左右的距離，應當設施相應的柱間支撐，這些柱間支撐的設置，使廠房在具體應用過程中，縱向的剛度得到了進一步增強，提高柱間支撐設置點的約束力，通過該方式，可以實現對鋼結構變形情況的合理控制，從而最大程度，完成對整棟廠房變形情況的合理控制[5]。在廠房中的存在的柱間支撐，可以將溫度應力支撐合理的傳導相應的基礎上，通過該方式，提高鋼結構在整體應用過程中的穩定性，避免在應用過程對結構造成破壞，影響其應用。

（4）針對大型鋼結構受溫度的影響情況，在具體處理過程中，可以采取“抗”和“放”兩種不同的方式，以及三種方案解決溫度應力好溫度控制變形，下面以廠房為例進行分析，具體內容如下：

①柱、梁截面加強法

考慮到結構中的少數高強螺栓抗剪承載力存在不足情況，因此，在建筑結構中，應當選取采用大型號高強度螺栓，通過對其進行應用，完成對溫度剪力的有效抵抗，隨著柱截面剛度的增加，剛度也會有所增加，這也就能夠實現對變形的合理控制，從而完成對了對鋼結構變形的合理控制，確保廠房結構的整體穩定性，以免其遭到破壞。

②設置伸縮裂縫

在廠房中設置一榀鋼架，通過對其進行應用，將廠房一分為二，通過該方式完成對溫度應力的有利釋放，從而完成對溫度變形情況的合理控制。

③設置溫度應力釋放區

將矩形孔設置在牛腿和吊車梁連接處，通過實際分析結果可以斷定，吊車梁在是實際應用過程中，受溫度縱向水平力作用影響，柱牛角腿會發生一定程度的滑動，通過該滑動，可以完成對溫度應力的釋放，溫度應力的減少，鋼柱間的側向推力也將會減少，這也就實現了對溫度變形情況的合理控制，避免了建筑結構在應用期間出現安全事故。以上三種方案的對比如表2所示。

表2 三種設計方案的對比

通過表2中的內容，可以發現設置溫度應力釋放區是一種不錯的方法，因此在條件允許的情況下，可以通過該方法，完成溫度對鋼結構影響的合理控制，從而確保剛架構的穩定性。

4 結束語

鋼結構在具體應用過程中會受到許多因素的影響，溫度是其中造成影響最大的一項因素，尤其是針對一些大規模的鋼結構，造成的影響更為嚴重。因此，要從鋼結構的實際情況出發，做好相應的分析工作，確保結構的穩定性。

[1]郝鵬.建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點探析[J].山西建筑，2017，43（33）：34～35.

[2]彭聲美.標準化建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點分析[J].中國標準化，2017（20）：167～168.

[3]藍天.淺談建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點[J].福建建材，2015（12）：28～29.

[4]劉創業.鋼結構設計中穩定性探究[J].武漢勘察設計，2015（06）：48～49+58.

[5]張博，于毅，夏宗發，等.鋼結構穩定性分析及加固方法研究[J].科技資訊，2015，13（22）：63～64.