钢结构稳定设计心得

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1、钢结构稳定设计心得河北省石油化工设计院有限公司天津分公司摘要：稳定问题一肓是钢结构设计的关键问题之一，钢结构体系的广泛应用凸显了稳定问题研究的重要性和紧迫性。由于钢结构体系设计、建造以及使用当屮存在着许多不确定性因素,笔者结合工作中的设计经验对钢结构体系的稳定性问题进行了总结。关键词：钢结构，框架，稳定性，失稳。钢结构稳定设计具冇和强度问题不同的特点，在以往的设计中，遇到的问题多是小型钢平台，因荷载较小，高度较低，只要满足强度要求，一般不会失稳。在近几年的学习及工程设计实践屮，认识到保证结构整体的稳定及其构件白"的稳定是钢结构设计屮极其重要的内容。经过查阅

2、大量钢结构资料，对钢结构稳定性设计的特点建立起了明确概念，下面是学习后总结的几点体会。1.结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。目前结构大多数是按照平面体系來设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出现平而外失稳，需要通过结构整体布置来解决，亦即设置必要的支撑构件。这就是说,平而结构构件的平而外稳定计算必须和结构布置相一致。例如，大跨度过路管架，一般需要做成桁架的型式，而川PKPM进行桁架的设计时，一般只是拿出桁架的一棍來进行平面内构件的强度和稳定计算，桁架的平面外稳定则需要通过在上下弦分别加设钢横梁及水平支撑来保证。2.结构计算

3、简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。《钢结构设计规范》中很大一部分条文都与稳定问题冇关，遵循这些条文规定，对防止出现结构失稳，当然是必不可少的。然而，仅按规范条文来处理稳定问题还很不够，我们尚需对条文的规定有一定深度理解，并且各种因素对结构和构件稳定性能的影响也应进行考虑。结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对松架结构的稳定计算十分重要。在设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定性分析，而是代Z以框架柱的稳定性计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时，川到的柱计算长度系数自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱

4、稳定计算等效于框架稳定计算，然而，实际框架多种多样，而设计屮为了简化计算工作，需耍设定一些典型条件。《钢结构设计规范》对单层和多层框架给出的长度系数U采用了五条棊本假定，其中，包括：“框架中所有柱了是同时丧失稳定的，即各柱同时达到其临近荷载。”按照这条假定，椎架各柱的稳定参数*=/?xVp7£应保持常数。对于最简单的单层单跨框架来说，就是以对称框架作为典型框架。如果结构不对称，或者荷载不对称，甚至二者都不对称，柱的实际计算长度将不同于典型框架。在非对称悄况下，以单层单跨框架來说，左柱受力为片，右柱受力为鬥，当p}>p2时・，左柱趋于先失稳。但是,左柱失稳

5、

6、何侧移时，必然要带动右柱一起侧移，而右柱这时述耒达临界状态，必将对侧移起阻止作用，从而使左柱推迟失稳。这就是说，框架失稳是结构的总体问题。由于整体性，左柱得到右柱的支持，它的计算长度系数小于规范给出的数值。另一方面，右柱要对左柱提供约束，它的任务加重，计算长度系数人于规范给出的数值，其结果是两根相同的柱在不同荷载作用下，同吋失稳。非对称的单层单跨框架的计算长度系数可以山把规范给出的U系数乘以一个修正系数的办法来获得。对单层多跨等高框架来说，©为常数，相当于各柱的P/I相同，图1所示各柱的£/厶不相同的松架，按规范算得的各柱的u系数就不能完全反映松架失稳的实

7、际情况，需要作出适当的修正。简化的修正方法是，对按规范得出的比•系数乘以修正系数B,从而得出各柱的计算长度系数U/w=3U,.=式中T辽IJM；“I“2S3IiI2I3图1参数①不同的单层框架多层框架在柱4）不相等时也有u系数修正问题，框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况，还冇摇摆柱的框架，这种情况若按规范u系数计算都会导致不安全的后果。摇摆柱是指上下端均为较接，且用较支横梁连于刚性节点的框架如图2所示。摇摆柱和框架ABCD连成一体后，并没有给松蕖增加新的侧向刚度，但是整个体系却增加了新荷载片.。因此，框架ABCD的侧向刚度不仅要能抵抗木身荷载片

8、和鬥的失稳作用，还要加上摇摆柱上的荷载片的作用。如果在确定AB柱的计算长度系数卩时仍用一般方法，则柱的截而将偏小,解决的办法是把按不考虑摇摆柱影响的U系数修匸为U二UX皿。式中n=Pi/(P{+P2)为摇摆柱的荷载和刚接框架的总荷载Z比。；Pih；P2“3BC:IcAD图2附有摇摆柱的框架1.设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。结构计算和构造设计应相符，对要求传递弯矩和不要求传递弯矩的节点连接，应分别赋予它足够的刚度和柔度，当涉及稳定性能时，构造上时常启不同于强度的要求或特殊考虑。对简支粱就抗弯强度來说，对不动饺支闻的要求仅仅是

9、阻止位移，同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不