钢结构设计中稳定性探究

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1、钢结构设计中稳定性探究　　【摘要】在钢结构设计中,稳定是较为重要的一个环节。本文就钢结构设计中稳定性特点和原则进行了研究，并提出钢结构稳定性设计的计算方法，以更好地保证钢结构稳定设计时构件不会丧失稳定。【关键词】钢结构；设计；稳定性中图分类号：TU391文献标识码：A稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。所以，我们在钢结构设计中，一定要把握好这一关，只有这样我们在设计中才能更好处理钢结构稳定问题。1钢结构稳定设计存在问题分析71．1强度与稳定的区别。强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下

2、由荷载所引起地最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度，因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性，对混凝土等脆性材料，可取它的最大强度，对钢材则常取它的屈服点。稳定问题则与强度问题不同，它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，从而设法避免进入该状态，因此，它是一个变形问题。如轴压柱，由于失稳，侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然，轴压强度不是柱子破坏的主要原因。1．2目前在网壳结构稳定性的研究中，梁-柱单元理论已成为主要的研究工具。但梁-柱单元是否能真实反映网壳结构的受

3、力状态还很难说，虽然有学者对梁-柱单元进行过修正，主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。1．3在大跨度结构设计中整体稳定与局部稳定的相互关系也是一个值得探讨的问题，目前大跨度结构设计中取一个统一的稳定安全系数，未反映整体稳定与局部稳定的关联性。1．4预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善，目前还没有一个完整合理的理论体系来分析预张拉结构体系的稳定性。1．5钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数、随机荷载输入这样一个格局范围，而在实际工程中，由于结构参数的不确定性，会引起结构响应的显著差异。所以应着

4、眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究。2钢结构设计分类及设计原则分析72．1钢结构失稳的分类。首先，第一类稳定问题或者具有平衡分岔的稳定问题（也叫分支点失稳）。完善直杆轴心受压时的屈曲和完善平板中面受压时的屈曲都属于这一类。其次，第二类稳定问题或无平衡分岔的稳定问题（也叫极值点失稳）。由建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力，属于这一类。第三，跃越失稳是一种不同于以上两种类型，它既无平衡分岔点，又无极值点，它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。区分结构失稳类型的性质十分重要，这样才有可能正确估量结构的稳定

5、承载力。随着稳定问题研究的逐步深入，上述分类看起来已经不够了。设计为轴心受压的构件，实际上总不免有一点初弯曲，荷载的作用点也难免有偏心。因此，我们要真正掌握这种构件的性能，就必须了解缺陷对它的影响，其他构件也都有个缺陷影响问题。另一方面就是深入对构件屈曲后性能的研究。72．2钢结构设计中稳定性原则。首先，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来设计的。保证这些平面结构不出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件出的平面稳定计算必须和结构布置相一致。由平面桁架组成的塔架，基于同样原因，

6、需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。其次，结构计算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。目前在设计单层和多层框架结构时，常采用框架柱的稳定计算。计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱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，需要设定一些典型条件。第三，设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使两者有一致性。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋予它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心，这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉

7、及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。支座还能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。3做好钢结构设计中稳定性的计算方式分析3．1计算长度法。现行GB750017-2002钢结构设计规范(以下简称《规范》)利用计算长度系数法对结构中单个柱子稳定性进行验算,从而得出结构的稳定性。规范将框架分为无支撑纯框架和有支撑框架,当采用一阶弹性分析方法计算内力时,框架柱计算长度系数μ按规范查表得出(《规范》5