钢结构设计中稳定性分析探讨

钢结构设计中稳定性分析探讨

发表时间：2019-05-28T15:46:37.827Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年3期作者：曹敏

[导读] 现阶段，由于我国社会经济的蓬勃发展，社会各阶层的生活都朝着更好的方向发展，工程项目种类繁多，正在继续施工。

浙江八达集团有限公司监理分公司浙江金华 321000

摘要：现阶段，由于我国社会经济的蓬勃发展，社会各阶层的生活都朝着更好的方向发展，工程项目种类繁多，正在继续施工。无论是在现代建筑还是公路桥梁施工中，钢结构都得到了广泛的应用。因钢结构具有自重较轻且强度较高等优点，在各种工程的施工领域中被广泛的应用着。所谓的钢结构主要指的是以钢为主要建筑材料的现代建筑结构。型钢和钢板是钢结构的主要形式。其构件间主要是通过铆钉和焊缝等方式进行的连接，从而才能够形成轻度高和结构特性的钢结构部件。因为钢结构通常会应用在桥梁建筑等中，所以钢结构对稳定性的要求极其高，如果稳定性失衡则将会引发严重的事故，使财产和人身安全受到严重的损害，所以，在钢结构的发展中，最关键的一个问题就是如何提升钢结构的稳定性，有待遇业界人士持续的研究和探索。

关键词：钢结构设计；稳定性；分析

前言

现阶段，随着社会经济以及科技的持续发展，建筑功能性也逐渐趋于多样化，而因为钢结构有较大的空间热性，所以，在一些商业、工业建筑中应用较广。又因钢结构有较低的节点，整体性能不及钢筋混凝土，因此，钢结构的稳定性成为了有关设计和施工单位主要强化的一个指标。从目前的研究现状来看，稳定性失稳的来源分析和稳定性失稳的处理占了较为主要的地位。然而，对结构设计的稳定性分析和设计原则、结构设计中内容的关键领域的研究还较为稀少。为此，文章将以此为基础，详细阐述了建筑工程项目中钢结构设计中的稳定性，以期可以为业界人士提供一定有价值的参考。

1钢结构稳定性设计的特点

1.1 设计同实际状况统一

对于实际的建筑物在设计时，通常要对多种因素进行充分的考虑，如建筑性能、钢结构的搭配材料质量、施工对施工水准、施工环境、楼层高度以及抗震性等。如果要使钢结构具备良好的安全、稳定性，则需要充分考虑影响钢结构设计的这些因素，从而科学的制定出一套经济合理、符合多种因素的最理想的结构设计方案。

1.2钢结构形式多样化

钢结构的形式呈现多样化形式，和普通钢结构的自重相比，其自重较轻；预应力钢结构的承载力明显高于普通钢结构，但钢耗较低；与普通钢结构相比，它更美观，节省了大量钢材；与普通钢结构相比，钢结构的整体强度和塑性韧性有了较大的提高，钢耗降低，目前钢筋混凝土组合结构得到了广泛应用等。不同的建筑物会应用不同的钢结构，具有各自的优点，在对建筑进行设计时，应根据建筑物的实际需要选择最佳的使用。不管何种钢结构，都必须考虑其稳定性。钢结构的重量、塑性、强度、韧性和工业化程度都很好，然而，刚度保证了低稳定性，这通常需要验算。钢结构稳定性包括局部稳定性和整体稳定性。单钢构件对大型建筑的承载力影响不大，它必须以许多单独的刚性构件连成一个整体而进行受力，不同的连接方式有不同的受力范围，需要科学的分析、讨论和研究。但，站在局部角度看，钢结构构件是由多个效的钢杆件组成，它还承受一定的压力，并逐层细分。在钢结构设计中，还需要充分考虑防止由于小错误导致整个钢结构的倒塌。

1.3局部连接安全影响钢结构整体稳定性

许多构件通过各种施工技术组装成钢结构。构件连接的稳定性影响着局部结构的安全，因此，它威胁到整体安全，只有处理好细节，才能充分保证结构的整体安全。在进行实际施工时，需要安全评估部件连接处的施工工艺，从而选择出最佳的方案开展施工，另外，要详细记录施工细节，从而为后期查验和复核奠定基础，为了防止返工问题的发生，钢结构的经济性和安全性必须统一。

2钢结构设计中的稳定性分析

当前阶段，随着建筑技术的持续进步，高层与超高层建筑不管数量亦或是规模都呈现增多的趋势，并且在多数高层建筑中，广泛的应用着非对称式的设计，鉴于此种形势下，在工程建设中越来越多的应用斜柱，其相比于垂直构建，斜柱的倾角较为显著，这在一定程度上使得建筑构建的剪力设计难度更大。需要重点关注的问题是，在对钢结构进行设计时，很多设计者为了方便操作，经常将垂直构件简化成柱子，另外，将斜柱简化成斜杆，这样，尽管操作变得简单了，然而在剪力调整时，会严重影响到设计方案，斜柱虽然使为了支撑水平方向的，然而在具体应用中斜柱同样也会对相应的水平荷载进行支撑，在对剪力进行调整时，若将斜柱简化成斜杆，对这些问题加以忽略，将产生较大的偏差。想要解决上述问题，则需要严格根据有关规范标准去开展设计，避免对设计流程进行盲目简化，并对多方面因素加以综合考虑，从而为钢结构的稳定性奠定基础。

2.2强柱弱梁设计中的稳定性

一般而言，在钢结构建筑中，最无法获缺的构件就是柱、梁，在对钢结构进行设计时，若要更好的分析钢结构的稳定性，则需要对柱、梁的整体性进行全面的考虑，而需要对一点加以明确：当遇到强震亦或是有较大的水平荷载时，钢结构的塑性铰不在柱子上，而是在梁上，只有这样，才能最大程度确保钢结构的稳定性，防止破坏钢结构。所以，设计者需要在设计时对国家相关规定进行严格的遵守，特别是在设计强柱弱梁时，要详细的计算弹塑性，从而确保塑性铰在梁上而非柱上，若和上面的标准无法符合，则要对原因进行及时找出，并合理的加以调整，然后再计算弹塑性，一直到塑性铰在梁上为止。

2.3节点连接设计中的稳定性

在之前的钢结构设计中，为了使设计流程简化，设计者通常将梁柱节点的连接看作是完全刚接亦或是理想铰接，然而，需要重点关注的是，对于完全刚结而言，框架在经过负荷变形后，梁柱夹角不会出现变化，理想铰接即为梁柱不会出现传递弯矩。随着当前钢结构节点连接形式的提取丰富，在对钢结构进行设计时，不能一味的将某一部分的节点看作为完全刚接或理想铰接。举个例子，在进行施工时，应用较为广泛的的就是半刚性节点连接，若在进行设计时把半刚性节点连接看作为理想铰接，将会使得框架的侧移量估计太高，而导致梁柱连接刚度估计偏低，最终使得柱的稳定极限承载力有过低的理论值，假如将半刚性节点连接看作为完全刚接，则将会使得框架侧移量估计