钢结构稳定设计论文

浅析钢结构稳定设计

简介：钢结构的稳定性能是决定其承载力的一个重要因素，因此论文对钢结构稳定设计提出了在设计过程中设计人员应该明确

知道的一些基本概念，以便帮助设计人员在设计中树立正确而完整的稳定分析和稳定设计的理念；随着新型结构不断地出现，在应用过程中，对其性能不够了解、设计经验有缺陷，导致发生失稳事故，因此论文介绍了钢结构设计中可能遇到的稳定问题，以便设计人员在钢结构设计过程中参考。

关键字：钢结构结构稳定失稳结构设计

introduction: the steel structure of the performance is stable to determine the bearing capacity of the one of the important factors, so papers on steel structure stability design and puts forward in the design process design personnel should be clearly know some basic concepts, to help designers in the design to set up correct and complete stability analysis and stability design idea; with the new structure keep popping up, in the application process, its performance don’t know enough about, design experience with a defect, causing instability accident, so this paper introduces steel structure design may be met in stability issues, so as to design personnel in the steel structure design process reference.

key word: steel structure stability instability structure design

中图分类号：tu391文献标识码：a 文章编号：

1、引言

钢结构的稳定问题普遍存在于钢结构设计中，凡是结构的受压部位，在设计时都必须认真考虑其稳定性。每当一种新结构或构件出现时，在应用过程中，因对其性能了解不够或设计经验不足，均有可能发生失稳事故。现代工程史上钢结构失稳造成的事故案例也比较多，如1990年2月16日辽宁某重型机械厂新增会议室，屋盖塌落，造成42人死亡，原因是由于设计者误将宽度只有14.4m重型屋盖结构采用了梭形轻钢屋架，且错用了计算长度系数，造成屋架腹杆平面外出现半波屈曲，导致屋盖迅速塌落；美国connecticut 州hartford城91.4mx109.7m的体育馆网架，在1978年1月大雪后倒塌，原因是由于设计者只考虑了压杆的弯曲屈曲，没有考虑弯扭屈曲；1957年前苏联古比雪夫列宁冶金厂锻压车间，7榀1200m2屋盖塌落，起因是一对尺寸相同的拉压杆装配颠倒；1974年苏联一个俱乐部观众厅24mx39m钢屋盖倒塌，起因是受力较大的钢屋架端斜杆失稳。从上述案例可以看出,钢结构失稳破坏的原因通常是其结构设计不合理及不确定因素所致,要从根本上杜绝此类事故的发生,钢结构稳定性设计是关键。因此设计者要了解各种情况下失稳的原理，掌握各种稳定设计的要领，以期在设计、施工和使用中能

有效地避免失稳事故的发生。

2、钢结构稳定设计的基本概念

2.1 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由荷载所引起地最大应力（或内力）是否超过材料的极限强度，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，因此，它是一个变形问题。

2.2钢结构失稳的分类

钢结构的失稳是多种多样的，按其平衡状态，可以分为以下三类：

(1)第一类稳定问题或平衡分岔失稳。完善的轴心受压构件和完善的在中面内受压的平板的失稳、理想的受弯构件及受压的圆柱壳等的失稳都属于这一类

(2)第二类稳定问题或极值点失稳。非理想轴压或压弯构件塑性发展到一定程度时发生失稳，属于这一类。

(3)跃越失稳是一种不同于以上两种类型，它既无分支点，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承载力。实际上这些失稳情况并不是完全独立的，在形式

上具有多样化特点。因此，我们要真正掌握各种构件的性能，就必须了解缺陷对它的影响。另一方面就是深入对构件屈曲后性能的研究。

2.3钢结构设计的原则

保证结构及其构件的稳定，是钢结构设计的重要内容，在实际设计中处理稳定问题时应遵循以下三个原则：

(1) 结构计算简图和实用计算方法（包括规范给出的方法）所依据的简图相一致。

当前在设计钢框架时，并不去计算框架本身的稳定性，而是用计算柱子的稳定性来代替，这只是一种简化方法，这种简化只是在符合一定条件时才是精确的，设计者在应用规范时，应该细心谨慎，首先应在考察结构整体性的基础上，再来运用此法。

(2) 结构稳定计算和结构布置方案相结合

这个问题是确定桁架、塔架等得杆件处平面稳定时应注意的。问题的核心是结构布置方案是否确实能够对桁架节点提供平面外

位移约束。

(3)结构稳定计算和构造设计相符合

结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与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。