钢结构的稳定性设计分析

钢结构大量应用于高层建筑、大跨度公共建筑、工业厂房以及对建筑造型及建筑空间有特殊要求的工程中。与钢筋混凝土结构相比，钢结构具有重量轻、强度高、延性好、材质均匀、抗震性能好、施工速度快等优点，但钢结构具有构件尺寸较小、结构刚度不足柔性偏大的缺点，使得稳定性成为钢结构设计重要环节。

一、钢结构的稳定性问题

结构的稳定性，是指处于平衡状态的结构或构件，在任意微小外界扰动下偏离其平衡位置，当扰动去除又能自动回复到平衡状态，则是稳定的；如外界扰动去除后，不能自动回复到平衡状态，则造成失稳，也叫屈曲。

钢结构失稳可分为：丧失整体稳定性和丧失局部稳定性，两者均属于超出正常使用极限状态的破坏，主要发生在受力构件的轴心受压、受弯和压弯拉弯状态。钢结构失稳将影响结构的正常使用，甚至导致建筑倒塌。图1为1907年加拿大圣劳伦斯河上的魁北克桥，在施工中由于悬臂桁架的下弦受压杆失稳造成破坏倒塌。图2为国内某钢结构工程，因结构屋盖平面外的支撑布置不足，出现整体失稳而倒塌。前苏联 1951-1977年期间发生的59起重大钢结构事故中有17起属于结构整体失稳或局部失稳，占总数的29%。

为保证钢结构在正常使用条件下的稳定性，设计人员需要从宏观和微观两方面着手对结构稳定性进行设计。宏观方面即指结构概念设计，应根据建筑方案从总体上把握工程的基本技术特征，《钢结构设计规范》GB50017（以下简称规范）规定，钢结构设计内容包括结构体系和构件的设计，要从根本上保证结构安全。结构方案应采用合理的结构体系，包括结构选型、结构布置和构件布置，避免结构整体出现薄弱环节；应进行合理的基础方案选型，确保基础有一定的埋深，保证建筑在水平作用下的整

体稳定性。微观方面指结构和构件的稳定性设计，规范对于结构稳定性分析计算的规定和要求较为详细。

图1加拿大魁北克桥倒塌

图2钢结构整体失稳倒塌

二、钢结构稳定性的分析方法

规范采用的是基于概率理论的极限状态设计法，考虑了结构的几何非线性影响，可进行二阶效应分析，结构内

贺青

钢结构的稳定性设计分析

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YAN JIU

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