试论钢结构设计中稳定性分析

唐文柯



试论钢结构设计中稳定性分析

唐文柯

华星钢构股份有限公司

摘 要：随着我国经济的飞速发展，我国的建筑事业也得到日益蓬勃发展，钢结构所体现的结构性能好、施工速度快等优势，也让钢结构在工程建设中得到广泛应用。无论是建筑工程，还是桥梁工程都离不开结构设计，而结构设计中的稳定性设计对于整个工程的结构安全和工程质量是至关重要的。本文主要分析了现阶段钢结构设计中稳定性的相关问题，并针对这些问题提出了一些解决的办法。

关键词：钢结构； 设计； 稳定性； 问题

1 前言

在钢结构设计中，要注意遵循钢结构设计的基本原则，还要综合考虑其结构受力体系、连接构造、屋面荷载取值、防水防腐蚀抗震等等存在的问题，并对其进行一一剖析解释，才能对以后的施工过程提供良好的平台。对建筑钢结构设计中应注意的问题进行探析，其目的是为设计者提供可供参考的文献，以便于在以后的钢结构设计应用中，更合理、高效、安全的对建筑业做出贡献。

2 钢结构稳定性设计的重要性

目前，在很多钢结构的建筑中都普遍存在钢结构稳定性差的问题，出现这样的问题主要是设计者没有把钢结构中的结构体系和材料的力学性能了解清楚，缺乏稳定性设计的相关概念，另外在施工的过程中也没有严格按照施工规范，有的为了降低成本，偷工减料，没有保证关键部位的施工质量，最后导致结构出现失稳现象，造成重大的经济损失和人员伤亡。为此做好建筑工程中的钢结构稳定性的设计是极为重要的，他不仅关乎工程的质量，还关乎人们的生命安全，一旦出现钢结构失稳的现象，轻者使建筑中的某一个方面出现问题，重者则能够让整个工程全部倒塌和造成人员伤亡。现阶段，做好钢结构稳定性设计已经迫在眉睫，只有注意了稳定性设计存在问题，针对问题采取相应的措施，这样才能够更好的推动建筑工程中钢结构的进一步发展。

3 钢结构稳定性设计中的问题

虽然钢结构体系在很多工程中得到了广泛的应用，但是要想取得进展，在钢结构稳定性设计方面还需要注意一些问题。

①在钢结构稳定性设计的研究中存在着多种不确定因素，像材料的力学性能、几何变形和初始变形。此外在确定与稳定性有关的几何量及物理量时，主要是根据以往的经验来分析，没有结合具体的情况进行细致的分析，这也是不确定性的因素。设计人员在进行稳定性分析的时候，会初步建立与之相关的模型，这些模型本身就存在着一定的不确定性，如果应用到工程实际中同样也会引入不确定性因素。

②钢结构稳定性设计中，需要注意整体稳定与局部稳定的关系，特别是一些大跨度的钢结构。虽然根据以往的经验可以确定整体稳定与局部稳定之间的安全系数，但是没有结合具体的工程情况，来确定一个较为科学的安全系数，是不能够真实反映整体稳定与局部稳定两者之间关系的。

③钢结构稳定性设计中的另一个重要体系就是预张拉结构体系，以往的预张拉结构体系的理论都不是很完善，没有一个完整合理的理论体系来分析预张拉结构中的稳定性，在工程应用中依然采用的是先前的理论体系，因此需要建立一个完善科学的预张拉结构体系理论。

④在钢结构稳定性设计中，梁与柱的稳定性设计也是一个重要环节，因为梁和柱是整个钢结构体系中最为基础的部分，如果梁和柱的稳定性没有保障，更不用谈整个钢结构体系的稳定性，因此需要注意梁和柱的稳定性和了解两者之间的力学效应。

4 钢结构稳定性设计的难点

目前，在进行钢结构稳定性设计时难以控制好不确定因素对钢结构稳定性的影响。一些工程在进行结构稳定性设计和分析的时候，都是采用以往的经验来确定相关关系，没有结合到具体的工程来确定一个合理、科学的相关关系。在根据以往的经验确定相关关系的时候，就像是多次统计后得出的结果一样，存在着一定的不确定性和科学性，是不能够作为实际工程分析的依据。在对相关数据进行统计的时候，难以确保每一个数据的准确性，同时也难以结合具体的工程来验证这些数据的准确性，这样就给钢结构稳定性设计和分析带来了不确定性因素，使得稳定性设计没有实际意义和相关分析不具有实效性。因此要想做好钢结构稳定性的设计，不解决上述难点，将不确定性因素对稳定性设计的影响降到最低，是不能够确保稳定性设计和分析具有实效性的。

5 钢结构稳定性设计的相关原则

5.1计算方法与结构简图保持一致

现阶段，在进行框架结构分析的时候，通常是不会采用框架稳定性分析的，而是直接进行框架柱的稳定计算，在采用这种方法的时候，一定要确保框架结构计算所给出的基本假定，然后根据结构简图确定实际的结构尺寸，再根据相应的计算方法进行稳定计算。此外若结构简图和计算方法不一致时，需要调整所使用的计算方法，而不能去修改结构简图，这样才能确保钢结构稳定性分析的要求和设计的实效性。

5.2钢结构布置达到稳定性要求

在进行钢结构布置的时候，一定要确保每一个环节的稳定性要求，不能够为了简单，只是注重容易出现问题的环节。在出现平面失稳的情况时，不能置之不理，需要设计必要的支撑构件来消除平面失稳的现象。此外还需要注意杆件自身的稳定和平面横隔设置之间的关系，确保两者都满足稳定性设计的要求。

5.3细部构造与构件稳定性计算方法相符合

在钢结构稳定性设计中，细部构造一定要和构件的稳定性计算的方法相符合，像在进行梁的稳定性计算时，不能够用计算梁刚度的方法去计算梁的强度，这样的计算是不科学、不合理的，为此需要保持构件与细部构造稳定性计算方法的相符性，这样才能确保稳定性计算的实际效用。

6 针对问题提出的相关措施

针对稳定性的问题，找出合理、科学的解决办法，这样才能满足设计的要求，降低因稳定性问题而出现事故的发生率，以下是一些具体的措施。

6.1尽量减小不确定性因素的影响

钢结构稳定性设计中，是不可能避免不确定因素影响的。为此只有尽量的减小不确定因素，为钢结构进行力学性能的分析和相关的设计，也可根据众多的实验，最终选择一个较为合理的方案来确定相关关系，也只有这样才可以满足设计要求和目的。

6.2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，严重影响到结构设计的准确性，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。

6.3建立完善的预张拉结构理论体系

预张拉结构的分析对于钢结构稳定性设计是极为重要的，是需要做好这方面的工作的。在进行预张拉结构的分析时，一定要有一套完善的预张拉结构理论体系，根据这个体系进行分析，最终得出准确的结果，为此需要建立一套完善的预张拉结构理论体系，确保钢结构稳定性设计的要求和目的。

7结语

综上所述，在钢结构稳定性设计中，作为主要的因素承载力决定着稳定性设计的关键，而钢结构稳定性设计完善，对我国可持续发展有着重要作用。由于钢结构稳定性受多种因素的影响，使稳定性设计的难度再次加大，因此，在结构稳定设计中，根据钢结构失稳的种类，全面考虑影响钢结构稳定性设计的主要因素条件下，克服以往稳定设计存在的缺陷，加固设计避免失稳造成巨大损失，使钢结构日后应用更为广泛。

参考文献：

［1］陈超.浅谈建筑结构设计中建筑的稳定性［J］.科技风， 2011.

［2］陈骥.钢结构稳定：理论与设计［M］.北京：科学出版社， 20O1.