建筑工程中鋼結構設計的穩定性原則與設計要點

黃 毅

（廣西建工集團第五建筑工程有限責任公司，廣西 南寧530003）

鋼結構設計除應遵守現行國家標準、規范、規程相關規定之外，還應與建筑設計緊密配合，根據所設計房屋的高度和抗震設防烈度，綜合考慮其特點和使用功能、荷載性質、材料供應、制作安裝、施工條件等因素，選用抗震和抗風性能好且又經濟合理的結構體系。

1 鋼結構穩定設計的特點

1.1 鋼結構的多樣性

由于鋼結構穩定性的問題主要表現在鋼結構的各種設計之中，特別是對于鋼結構相關受壓部位，在對其進行設計的過程中需要注意探究與分析鋼結構的穩定性。同時，鋼結構中的一些部位由于結構出現變形，也會因為從不受壓轉變為受壓，最終導致整體失去穩定性。

1.2 鋼結構的整體性

鋼結構是依據各種構件組成有效的整體。因此，當出現一個桿件失穩以及變形之后，其一定會牽扯與它進行剛性連接的其余的桿件。

1.3 相關性

穩定的相關性是指不同失穩模式的耦合作用。如果桿件存在缺陷，局部和整體之間相互影響更具有復雜性。

2 鋼結構穩定性的計算方法

2.1 失穩與整體剛度

現在的規范里，比較通用的是軸心壓桿穩定計算方法，其主要采用是臨界壓力求解法與折減系數方法。其中，臨界壓力是由歐拉公式給出。

2.2 整體分析其穩定性

鋼結構的整體穩定性主要受制于桿件是否可以確保穩定性以及杠桿之間能否保證一定的穩定性，因此必須要從整體來對其穩定性分析著手。鋼結構主要通過各個桿件來構成一個統一的整體，因此當遇到一個桿件出現失穩以及變形之后，其一定會對其它的同其進行剛性相連接的桿件。

2.3 穩定計算的其他特點

在彈性穩定計算中，還有一些別的特點需要得到重視。一方面是二階分析，對于柔性構件而言，這種分析特別重要。這是由于柔性構件大量的變形導致鋼結構內部出現不可忽略的變化，對其造成較大的影響；另一方面，不能利用力迭加的相關原理來計算鋼結構穩定性。

3 鋼結構穩定性的具體分析方法

在實際生活中，主要是在外荷載的相關作用下來探討鋼結構穩定性的相關問題，所以關于這一變形方面的研究都同結構以及相關構件的失穩性保持同步，可以采用以下三種方法進行有效研究：

3.1 靜力法

所謂靜力法就是結合已經產生了微小的變形后的一些結構受力的條件，依據這些條件來建立較為平衡的微分的方程。從這些方程里來具體的計算出臨界的相關荷載。在具體實際應用中，若構建相關的平衡微分方程，需要遵守下面的設定：構件應該為截面的直桿，其壓力要始終遵循之前的軸線進行作用。

3.2 動力法

動力法的研究主要是結合處在平衡狀態之下的結構體系，因此如果在上面增加較小的干擾，就會導致其發生一定的振動。而在這種情況下所產生的結構變形和鋼結構振動加速，均與整體結構的荷載產生密切的聯系。遇到荷載值比較低，超過了鋼結構自身穩定性的極限荷載值時，會出現加速度和之前的鋼結構變形的具體方向相反的狀況。

3.3 能量法

若是鋼結構承載著保守力，則在實際應用中，可以結合已經具有了變性結構的相關受力條件來構建總體的勢能。同樣若鋼結構處在比較平衡的狀態，則需要計算其總體勢能。要結合相關勢能駐值的原理，將總體勢能從一階變分為零，以此來得出平衡的方程，再結合平衡方程來得出分岔屈曲荷載。

4 穩定性設計需要注意的問題

4.1 結構計算簡圖和實用計算方法所參考的簡圖應該保持一致性

當遇到其計算的對象與實用的方法簡圖有相應出入時，應該結合其所對應的簡圖差異結果來進行把握，從而防止工程設計中存在隱患。

4.2 確保鋼結構的穩定計算與結構的布置方案保持符合

對于這個問題主要能夠確定桁架以及塔架等的桿件，要重視其在鋼結構出平面的穩定性。目前大多數結構是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此。

4.3 鋼結構的穩定計算和構造設計相符合

構造和計算相符合一直是設計者所關注的問題。然而一旦牽涉到鋼結構穩定性能時，都需要考慮強度或其他不同的特殊考慮。應該分別給予它們較強的剛度以及柔度，最大限度的降低桁架節點的桿件偏心度，以上均是設計者在設計的過程中需要處理的相關問題。

5 結語

本文對鋼結構穩定性原則與設計要點做了簡要介紹。同時，針對穩定性研究中的問題，提出了穩定設計的原則。希望本文研究能對今后的研究提供借鑒，能使鋼結構穩定性研究更加深入，并最終解決實際應用中的問題。

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