谈钢结构设计中整体稳定和局部稳定

谈钢结构设计中整体稳定和局部稳定

发表时间：2019-08-06T15:57:02.530Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：余晓红

[导读] 摘要：建筑行业在发展过程中，规模比较大，所使用的钢结构应用比较广泛，钢结构构件的稳定性直接影响整个建筑结构的安全，所以在建筑设计过程中需要稳定钢结构，实现整体建筑符合施工标准，但是钢结构在使用过程中自身存在不稳定性，容易出现安全事故，所以本文主要研究钢结构在使用过程中，使用一定方式提升整体以及局部的稳定性，提升建筑质量。

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摘要：建筑行业在发展过程中，规模比较大，所使用的钢结构应用比较广泛，钢结构构件的稳定性直接影响整个建筑结构的安全，所以在建筑设计过程中需要稳定钢结构，实现整体建筑符合施工标准，但是钢结构在使用过程中自身存在不稳定性，容易出现安全事故，所以本文主要研究钢结构在使用过程中，使用一定方式提升整体以及局部的稳定性，提升建筑质量。

关键词：钢结构；整体稳定；局部稳定

引言：

建筑工程在施工中需要使用钢结构完成建筑，城市的发展，高层建筑物的兴起，都需要使用稳定的钢结构，保证建设安全，但是因为钢结构自身缺陷，会出现各种安全问题，影响人们的居住环境。工作人员需要使用恰当的技术对钢结构进行处理，提升稳定性，根据实际情况使用合适的加固方法完成建设。

1 钢结构稳定性概述

在建设中强度主要是指构件在平稳状态中出现的应力，是否在材料的强度设计值限制范围中，所以强度可以称之为应力作用，强度的大小与材料有关[1]。针对于稳定性，所呈现的特点与强度不一样，主要是外部荷载与内部结构出现碰撞，出现不稳定现象，产生变形等情况，所以稳定性可以称之为变形作用，比如建筑结构中使用的轴压柱，在不平衡的状态下将会影响轴压柱出现弯曲，破坏建筑的整体结构。

图1钢结构

首先钢结构构件强度计算，同时需要计算构件的整体稳定性和局部稳定性进行分析，构件的稳定性会不会影响整体的结构，需要从建筑的整体研究，同时在计算分析的时候，需要注意钢结构的其他特点，当所计算楼层各柱轴心压力设计值之和乘以按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移的积与产生层间的所计算及以上各层的水平力之和乘以所计算楼层的高度的积的比值大于0.1时，应进行二阶弹性分析，此种分析过程中的作用性比较明显，最关键的是结构的柔性产生的大变形量，对结构内力的影响不能忽视，同时注意使用迭加原理，能够对结构的弹性进行计算。在此过程中需要对失稳以及整体的刚性进行分析，使用轴心压杆的稳定计算法计算临界压力，在计算的过程中将相关概念理解，能够快速解决失稳现象，新型钢结构在市场中不断应用，所起的效果更加明显，提升结构的稳定性。

2 钢结构稳定设计

2.1 对钢结构的整体进行设计

钢结构稳定性直接影响整个建筑结构的安全质量，所以在设计过程中需要将结构中包含的所有组成部分考虑在内，实现整体体系的稳定性，达到规范要求，目前我国很多钢结构在设计的时候主要使用平面体系，比如在设计门式钢架结构的时候使用此种体系[2]。为了防止失稳现象的出现，需要将整体结构考虑在内，设计支撑构件，有针对性的完成设计，保证平面结构中所使用的构件结构布置在计算过程中实现一致。针对于塔架的设计，需要使用平面桁架，同时设置横隔装置与杆件，注意两者之间的稳定性，保证塔架满足规范要求。

2.2 实用计算

在设计中所使用的计算简图应该与结构中所受力状态一致，能够保证结构在稳定计算和强度计算过程中的准确性，如在设计单层或者多层及框架结构的时候，需要计算框架柱的稳定性，此种计算过程中需要从需要计算柱长度系数，分析框架整体稳定性。但是因为不同建筑的设计要求不一样，在计算过程中需要考虑的因素不一样，简化涉及对象，设置必要的典型条件，同时根据相关规范规定计算长度限值，设计者需要判定钢结构的构件，是否符合现行规范规定的条件范围及相关的构造要求，计算使用的方法都应该与对象以及设定前提相一致。

2.3 构件的稳定计算与相关构造

在设计钢结构的时候需要保证构造设计以及计算结果与规范和图集相一致，对于部分连接节点，应该根据实际情况判定实际的受力状态，再通过简化计算和相关的构造来满足，保证结构的正常承载力和正常使用的要求，刚度以及柔度适合结构 [3]。设计人员需要注意，在设计桁架节点的时候，需要减少杆架的偏心，处理好构建的局部问题，保证稳定性，针对于局部钢结构的稳定性，需要根据具体的情况完成判定，局部构件的要求不同，所使用的稳定结构也不同，设计人员应该着重注意，结构的计算和构造都得满足现行规范，图集的相关要求。

3 钢结构稳定分析方法

3.1 应力能量法

钢结构在建设过程中承受着整个建筑结构带来的作用力，很容易出现变形现象，钢结构的应力以及外力两种作用力共同出现，使用能

量法能够得到屈曲荷载的近似解，使用此种结果可以运用打扰度理论进行分析，根据最终分析的结果判定结构是否处于平衡状态。

3.2 平衡法

静力平衡法经常被用于弹性系统曲面荷载的计算过程中，假设弹性稳定系统在平衡状态中出现分岔点，分岔点的周边必然会存在平衡作用比较好的钢结构以及细微变化的钢结构。使用此种方法主要是对产生细微平衡变化的钢结构进行计算，建立分析体系以及方程组进行求解，在此过程中如果出现的结果是多个，则最小的结果是分岔点，也就是分岔屈曲荷载[4]。此种方法并不没有缺陷，只能计算出屈曲荷载的数值，但是不能判定钢结构的平衡状态，会影响工作人员的判断结果，造成严重后果。所以此种方法主要应用在不判定钢结构的稳定状况中，能够快速得到屈曲荷载的结果，针对此种情况，此方法的应用范围比较广。

3.3 动力法

钢结构如果处于平衡状态，当发生细小的干扰因素，将会产生振动，此时，结构中出现的变形等情况与结构的荷载产生一定的关系，如果荷载数值在限定值之下，除去干扰因素，钢结构将会处于平稳状态，但是如果荷载数值在限定值之上，除去干扰因素，钢结构会处于不平稳状态。针对此种现象，将结构中的荷载设定为临界状态的荷载，将结构的振动频率设定为零，便能够得到临界值。

4 钢结构稳定设计中存在的主要问题

在钢结构稳定性的设计中一定要对整体稳定性和局部稳定性之间的关系有一个清晰的认识，尤其是在一些大跨度结构的设计中。即使根据以往的经验就可以很好的确定整体稳定系数和局部稳定系数之间的关系，但是工程的具体情况也是不同的，所以它还不能非常准确的反映出二者之间的关系。

5 解决钢结构稳定设计中存在的主要问题措施

重视局部稳定与整体稳定的关系，局部稳定与整体稳定之间有着重要关系，需要重视两者之间的关系，有些单位为了省事，只是根据以往的经验确定两者直接的安全系数，这样在进行相关问题的分析时，就会存在很大的误差，严重影响到设计结构的准确性，更不用说达到设计的目的，满足稳定性的要求，为此需要特别重视两者之间的关系。

6 结语

钢结构建设的适用范围越来越广，呈现大空间方向发展的特点，传统的混凝土结构已经不能满足当前建设结构的发展，需要使用更为有效的结构实现建设，钢结构的使用能够填补混凝土结构出现的问题。但是在应用过程中出现失稳现象，引发安全事故，所以在未来的发展中需要完善钢结构，保证稳定性，适应现代建筑的发展需求，提升建设质量。

参考文献：

[1]唐榆峰.浅谈建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点[J].工程技术：全文版，2016（6）：00037-00037.

[2]宋鑫源.浅谈钢结构实腹式轴心受压柱的整体和局部稳定[J].建筑知识，2016（9）：102-102.

[3]李丽萍.谈钢结构设计中的稳定性问题分析[J].城市建设理论研究：电子版，2014（16）.

[4]金羚.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点[J].城市建设理论研究：电子版，2014（3）：0056-0056.