浅析钢结构稳定性设计的特点与原则

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1、浅析钢结构稳定性设计的特点与原则【摘要】钢结构的稳定性对于钢结构建筑物的安全性有着重要的影响。设计过程中，由于设计者的经验不足，对钢结构的整体性和钢结构各个构件稳定性分析不够全面，容易造成钢结构失稳的事故。文章在对钢结构强度与稳定性所存在的相关问题分析的基础上，就钢结构稳定性设计及加固方法进行了深入的探讨，旨在为丰富钢结构的稳定性设计的理论。　　【关键词】钢结构；结构稳定；结构设计；加固　　　　引言　　随着我国社会和经济的不断发展，建筑规模和速度有了很大的提升，钢结构的使用越来越多。钢结构的稳定

2、性对于钢结构建筑物的安全性有着重要的影响。在施工图设计过程中，因为设计者的经验不丰富，对钢结构的整体性和钢结构各个构件稳定性的设计不够完善，很容易产生钢结构失稳造成的事故。因此我们要加强对钢结构稳定性设计特点和原则的研究，以保证钢结构在使用过程中的安全性。　　1钢结构的强度与稳定的区别分析　　钢结构的强度问题指的是钢结构或者单个构件处于稳定状态的时候，荷载所造成的最大应力是不是超出了建筑材料的极限强度。所以我们得出这一应力的问题。钢结构的极限强度是由其材料的特点所决定的，对于混凝土这类脆性的材料

3、来讲，可以取其最大的强度，对钢材常取它的屈服点。钢结构的稳定和强度有着差异，通过找出外部负荷与结构背部的抵抗力之间的不稳定平衡状态，即变形开始发生急剧变化的状态，是一个变形的问题。比如轴压柱因为失去稳定性，侧向挠度使柱中增加很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。　　2钢结构稳定性研究中存在的问题　　当前，大跨度钢结构设计时取一个统一的稳定安全系数，不能够反映整体稳定与局部稳定的关联性，梁-柱单元不能够真实反映X壳结构的受力情况，这里存在的问题在于怎样反映轴力和弯矩的耦合效应，在

4、大跨度钢结构的设计过程中，其整体稳定和局部稳定需要我们进行深入的研究。钢结构体系的稳定性研究中有很多不确定的因素产生的影响。当前钢结构的随机影响分析所处理的问题，很多都是局限于确定的结构参数、随机荷载输入等这样一个格局范围，但是在实际施工的过程中，因为钢结构参数的不确定性，会引起结构相应的显著差异，因此，我们应着眼于考虑随机参数的跳跃型失稳等问题的分析。　　钢结构稳定理论的不完善，设计的过程中大部分是将钢结构看作成一个完善的结构体系，在设计的过程中没有对一些不可预料因素的影响进行考虑，多数情况下

5、将影响钢结构稳定性随机因素分为三种：物理、几何不确定性。统计的不确定性；模型的不确定性等等。　　3钢结构设计的原则　　3.1结构整体布置必须考虑整个体系以及构件局部稳定性的要求　　保证平面结构不致出现平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件，平面结构构件得出平面稳定计算必须和结构布置相一致，例如平面桁架组成的塔架，需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。　　3.2结构计算简图和实用计算方法所依据的简图必须一致　　目前，在设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是代之以框

6、架柱的稳定计算，在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，通过框架整体稳定分析得出,才能使柱子的稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些不符合实际的条件。　　3.3细部构造结构的设计和构件的稳定计算必须一致　　对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度，对桁架节点应最大程度上降低杆件偏心，这些都是设计者处理构造细部的时候要做到的，然而，当涉及到钢结构的稳定性能的时候，钢结构的构造上经常出现不同于强度的要求，支

7、座还要能够阻止梁绕纵轴扭转，与此同时要允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以实现稳定分析所采取的边界条件。　　4钢结构稳定设计特点　　钢结构稳定性设计的特点主要有：失稳与整体的刚度，当前的规范通用的轴心压杆的稳定计算法，指的是临界压力求解法与折减系数法；稳定性整体分析：钢结构的杆件是否可以保持稳定，关系到整个钢结构的稳定性。稳定性分析需要我们从系统的角度出发；另外，在弹性稳定的计算过程中，在考虑钢结构整体性能的同时，别的一些特点也需要我们予以足够的重视，例如首先要处理的二阶分析等。　　5对

8、钢结构加固方法的研究　　当前对钢结构进行加固的主要办法为：减轻钢结构所受到的荷载、对钢结构的计算图形进行改变、对原结构构件截面的连接强度进行加大、阻止裂纹的扩展等等。　　5.1改变结构计算图形　　改变钢结构计算图形的加固方法，指的是通过使用改变荷载的分布、荷载的传力途径、各个节点的性质等，增设附加杆件与支撑等措施，对钢结构做出科学加固的方法，增加支承产生一定的空间结构，并根据空间结构做出验算，加设合理的支撑提高钢结构的刚度，或者通过有效的对自振频率进行调整，以更好的实现钢结构承载能力和结构动力性