浅析温度对钢结构稳定性的影响

沈斌

（十一冶建设集团有限责任公司第四安装工程分公司 广西柳州 545007）

钢结构自身的稳定性在一定程度上决定了其承载力，因此是对于一些规模较大的钢结构，在具体分析过程中，要重对温度的对结构的影响，导致的变形、位移等各项内容进行深入分析探讨，完成对钢结构的合理分析，从而确保结构的稳定性，为人们提供一个稳定的环境。

1 钢结构的失稳类型

1.1 平衡分岔失稳

钢结构构件在具体应用过程中，在同一荷载点受不同因素的影响，会出现不平衡分岔现象，这将会对结构的稳定性造成较为严重的影响。依据构件曲后荷载一挠度变化区别，可以将平衡分岔失稳划分为不稳定分岔失稳和稳定分岔失稳两种不同类型。

1.2 极值点失稳

具有极值点失稳构件荷载一挠度曲线只有极值点，不会在构件上出现不同状态的分叉点，同时构件弯曲变形性质也不会发生改变[1]。通过对大量的钢结构构件进行分析不难发现，极值点失稳是一种十分常见的现象，偏心受压构件在实际应用过程中，弹塑性变形在达到一定程度后，构件出现的失稳都属于极点失稳，这也是需要引起相关工作人员注意的一项重要内容。

1.3 跃越失稳

跃越失稳不存在平衡分岔点，也没有极值点，该失稳状态与不平稳分叉失稳存在一定相似之处，在结构丧失相应的平衡后，结构的稳定平衡状态将会发生跳跃，从而处于另外一个平稳状态[2]。

2 尺度效应下温度对钢结构稳定性造成的影响

（1）问题分析过程中，从钢结构稳定性结构构件的具体布置入手，通过该方式确保单个构件和整体两者的稳定性，确保结构的性能能够达到建筑结构的需求[3]。例如，设计平面体系过程中，在结构中，应当依据结构的实际情况，设计一些结构中必要的支撑体系构建，通过该构建，确保体系在应用时，不会出现失稳现象，对结构造成造成不良影响，而在对一些无法简化成平面的空间结构稳定分析时，要对通过稳定分析，对钢结构构件的整体情况进行分析，同时通过该方式对结构的极限承载力进行计算，完成对结构情况的合理判断。

（2）结构计算简图要与计算方法依据的简图保持一致。在设计多层或单层框剪时，经常通过对框架柱稳定计算进行应用，通过其取代结构整体稳定分析，这也就是在问题分析过程中经常采用的计算长度法，该方在是应用过程中相对来说比较简单，因此得到了广泛应用[4]。但是，在应用时，需要相关工作人员注意的是，不得直接进行简单套用，由于该方法在的具体应用条件为：柱顶承受对成荷载的对称框架。这样，在对非对称结构框架或非对称结构荷载，甚至是结构、荷载都部不对称的框架进行计算时，要依据实际情况对，修正柱的计算长度系数，从而确保最终计算结果的准确性，保证结构的稳定性。

（3）结构稳定计算的具体结果应当与结构设计相符。问题具体分析，如果涉及结构的稳定性问题时，在结构的具体构造上，强度方面经常会出现不同的的要求，下面以简支梁为例进行分析，具体内容如表1所示。

表1 简支梁分析内容

3 温度对钢结构造成的具体影响

通过分析温度对钢结构造成的影响进行分析，最终可以得到如下结论：

（1）温度对于一般钢结构建筑来说，造成的影响并不大，但是针对一些超大型钢结构建筑来说，造成的影响相对来说比较大，在具体设计过程中，需要依据钢结构的实际情况，对温度应力和温度原因引起的变形进行计算。温度变形和温度应力两者本身矛盾体，钢结构释放温度应力，将会使结构变形变大，对温度变形进行合理控制，将会增加温度应力，因此，在钢结构中，应当同时好温度应力和温度变形两项内容，只有这样才能确保，钢结构最终的稳定性能够达到建筑要求，从而为人们提供一个稳定的建筑结构。

（2）通过分析可以发现，对于超大钢结构来说，温度不动点通常都发生在结构中间位置，温度不动点处刚度约束性较强，向结构两端方向，约束力将会逐渐变小，结构中间区域，温度应力最大，结构两端的约束力将会有所降低，结构受温度影响，钢架构发生的具体变形情况，也会随着控制能力的变弱，这也就形成了钢结构在实际应用过程中，结构变形情况，具体是由中间向两端逐渐变大的趋势。

（3）针对超长钢结构厂房来说，每隔20～30m左右的距离，应当设施相应的柱间支撑，这些柱间支撑的设置，使厂房在具体应用过程中，纵向的刚度得到了进一步增强，提高柱间支撑设置点的约束力，通过该方式，可以实现对钢结构变形情况的合理控制，从而最大程度，完成对整栋厂房变形情况的合理控制[5]。在厂房中的存在的柱间支撑，可以将温度应力支撑合理的传导相应的基础上，通过该方式，提高钢结构在整体应用过程中的稳定性，避免在应用过程对结构造成破坏，影响其应用。

（4）针对大型钢结构受温度的影响情况，在具体处理过程中，可以采取“抗”和“放”两种不同的方式，以及三种方案解决温度应力好温度控制变形，下面以厂房为例进行分析，具体内容如下：

①柱、梁截面加强法

考虑到结构中的少数高强螺栓抗剪承载力存在不足情况，因此，在建筑结构中，应当选取采用大型号高强度螺栓，通过对其进行应用，完成对温度剪力的有效抵抗，随着柱截面刚度的增加，刚度也会有所增加，这也就能够实现对变形的合理控制，从而完成对了对钢结构变形的合理控制，确保厂房结构的整体稳定性，以免其遭到破坏。

②设置伸缩裂缝

在厂房中设置一榀钢架，通过对其进行应用，将厂房一分为二，通过该方式完成对温度应力的有利释放，从而完成对温度变形情况的合理控制。

③设置温度应力释放区

将矩形孔设置在牛腿和吊车梁连接处，通过实际分析结果可以断定，吊车梁在是实际应用过程中，受温度纵向水平力作用影响，柱牛角腿会发生一定程度的滑动，通过该滑动，可以完成对温度应力的释放，温度应力的减少，钢柱间的侧向推力也将会减少，这也就实现了对温度变形情况的合理控制，避免了建筑结构在应用期间出现安全事故。以上三种方案的对比如表2所示。

表2 三种设计方案的对比

通过表2中的内容，可以发现设置温度应力释放区是一种不错的方法，因此在条件允许的情况下，可以通过该方法，完成温度对钢结构影响的合理控制，从而确保刚架构的稳定性。

4 结束语

钢结构在具体应用过程中会受到许多因素的影响，温度是其中造成影响最大的一项因素，尤其是针对一些大规模的钢结构，造成的影响更为严重。因此，要从钢结构的实际情况出发，做好相应的分析工作，确保结构的稳定性。

[1]郝鹏.建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点探析[J].山西建筑，2017，43（33）：34～35.

[2]彭声美.标准化建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析[J].中国标准化，2017（20）：167～168.

[3]蓝天.浅谈建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点[J].福建建材，2015（12）：28～29.

[4]刘创业.钢结构设计中稳定性探究[J].武汉勘察设计，2015（06）：48～49+58.

[5]张博，于毅，夏宗发，等.钢结构稳定性分析及加固方法研究[J].科技资讯，2015，13（22）：63～64.