試論鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性分析

唐文柯

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試論鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性分析

唐文柯

華星鋼構(gòu)股份有限公司

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國的建筑事業(yè)也得到日益蓬勃發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性能好、施工速度快等優(yōu)勢，也讓鋼結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。無論是建筑工程，還是橋梁工程都離不開結(jié)構(gòu)設(shè)計，而結(jié)構(gòu)設(shè)計中的穩(wěn)定性設(shè)計對于整個工程的結(jié)構(gòu)安全和工程質(zhì)量是至關(guān)重要的。本文主要分析了現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中穩(wěn)定性的相關(guān)問題，并針對這些問題提出了一些解決的辦法。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)； 設(shè)計； 穩(wěn)定性； 問題

1 前言

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要注意遵循鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，還要綜合考慮其結(jié)構(gòu)受力體系、連接構(gòu)造、屋面荷載取值、防水防腐蝕抗震等等存在的問題，并對其進(jìn)行一一剖析解釋，才能對以后的施工過程提供良好的平臺。對建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題進(jìn)行探析，其目的是為設(shè)計者提供可供參考的文獻(xiàn)，以便于在以后的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中，更合理、高效、安全的對建筑業(yè)做出貢獻(xiàn)。

2 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的重要性

目前，在很多鋼結(jié)構(gòu)的建筑中都普遍存在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的問題，出現(xiàn)這樣的問題主要是設(shè)計者沒有把鋼結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)體系和材料的力學(xué)性能了解清楚，缺乏穩(wěn)定性設(shè)計的相關(guān)概念，另外在施工的過程中也沒有嚴(yán)格按照施工規(guī)范，有的為了降低成本，偷工減料，沒有保證關(guān)鍵部位的施工質(zhì)量，最后導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。為此做好建筑工程中的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計是極為重要的，他不僅關(guān)乎工程的質(zhì)量，還關(guān)乎人們的生命安全，一旦出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的現(xiàn)象，輕者使建筑中的某一個方面出現(xiàn)問題，重者則能夠讓整個工程全部倒塌和造成人員傷亡?，F(xiàn)階段，做好鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計已經(jīng)迫在眉睫，只有注意了穩(wěn)定性設(shè)計存在問題，針對問題采取相應(yīng)的措施，這樣才能夠更好的推動建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計中的問題

雖然鋼結(jié)構(gòu)體系在很多工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但是要想取得進(jìn)展，在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計方面還需要注意一些問題。

①在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的研究中存在著多種不確定因素，像材料的力學(xué)性能、幾何變形和初始變形。此外在確定與穩(wěn)定性有關(guān)的幾何量及物理量時，主要是根據(jù)以往的經(jīng)驗來分析，沒有結(jié)合具體的情況進(jìn)行細(xì)致的分析，這也是不確定性的因素。設(shè)計人員在進(jìn)行穩(wěn)定性分析的時候，會初步建立與之相關(guān)的模型，這些模型本身就存在著一定的不確定性，如果應(yīng)用到工程實際中同樣也會引入不確定性因素。

②鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計中，需要注意整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的關(guān)系，特別是一些大跨度的鋼結(jié)構(gòu)。雖然根據(jù)以往的經(jīng)驗可以確定整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定之間的安全系數(shù)，但是沒有結(jié)合具體的工程情況，來確定一個較為科學(xué)的安全系數(shù)，是不能夠真實反映整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定兩者之間關(guān)系的。

③鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計中的另一個重要體系就是預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系，以往的預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系的理論都不是很完善，沒有一個完整合理的理論體系來分析預(yù)張拉結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性，在工程應(yīng)用中依然采用的是先前的理論體系，因此需要建立一個完善科學(xué)的預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系理論。

④在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計中，梁與柱的穩(wěn)定性設(shè)計也是一個重要環(huán)節(jié)，因為梁和柱是整個鋼結(jié)構(gòu)體系中最為基礎(chǔ)的部分，如果梁和柱的穩(wěn)定性沒有保障，更不用談?wù)麄€鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性，因此需要注意梁和柱的穩(wěn)定性和了解兩者之間的力學(xué)效應(yīng)。

4 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的難點

目前，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計時難以控制好不確定因素對鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。一些工程在進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計和分析的時候，都是采用以往的經(jīng)驗來確定相關(guān)關(guān)系，沒有結(jié)合到具體的工程來確定一個合理、科學(xué)的相關(guān)關(guān)系。在根據(jù)以往的經(jīng)驗確定相關(guān)關(guān)系的時候，就像是多次統(tǒng)計后得出的結(jié)果一樣，存在著一定的不確定性和科學(xué)性，是不能夠作為實際工程分析的依據(jù)。在對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計的時候，難以確保每一個數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時也難以結(jié)合具體的工程來驗證這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這樣就給鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計和分析帶來了不確定性因素，使得穩(wěn)定性設(shè)計沒有實際意義和相關(guān)分析不具有實效性。因此要想做好鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計，不解決上述難點，將不確定性因素對穩(wěn)定性設(shè)計的影響降到最低，是不能夠確保穩(wěn)定性設(shè)計和分析具有實效性的。

5 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的相關(guān)原則

5.1計算方法與結(jié)構(gòu)簡圖保持一致

現(xiàn)階段，在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)分析的時候，通常是不會采用框架穩(wěn)定性分析的，而是直接進(jìn)行框架柱的穩(wěn)定計算，在采用這種方法的時候，一定要確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)計算所給出的基本假定，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)簡圖確定實際的結(jié)構(gòu)尺寸，再根據(jù)相應(yīng)的計算方法進(jìn)行穩(wěn)定計算。此外若結(jié)構(gòu)簡圖和計算方法不一致時，需要調(diào)整所使用的計算方法，而不能去修改結(jié)構(gòu)簡圖，這樣才能確保鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的要求和設(shè)計的實效性。

5.2鋼結(jié)構(gòu)布置達(dá)到穩(wěn)定性要求

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)布置的時候，一定要確保每一個環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性要求，不能夠為了簡單，只是注重容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)。在出現(xiàn)平面失穩(wěn)的情況時，不能置之不理，需要設(shè)計必要的支撐構(gòu)件來消除平面失穩(wěn)的現(xiàn)象。此外還需要注意桿件自身的穩(wěn)定和平面橫隔設(shè)置之間的關(guān)系，確保兩者都滿足穩(wěn)定性設(shè)計的要求。

5.3細(xì)部構(gòu)造與構(gòu)件穩(wěn)定性計算方法相符合

在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計中，細(xì)部構(gòu)造一定要和構(gòu)件的穩(wěn)定性計算的方法相符合，像在進(jìn)行梁的穩(wěn)定性計算時，不能夠用計算梁剛度的方法去計算梁的強度，這樣的計算是不科學(xué)、不合理的，為此需要保持構(gòu)件與細(xì)部構(gòu)造穩(wěn)定性計算方法的相符性，這樣才能確保穩(wěn)定性計算的實際效用。

6 針對問題提出的相關(guān)措施

針對穩(wěn)定性的問題，找出合理、科學(xué)的解決辦法，這樣才能滿足設(shè)計的要求，降低因穩(wěn)定性問題而出現(xiàn)事故的發(fā)生率，以下是一些具體的措施。

6.1盡量減小不確定性因素的影響

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計中，是不可能避免不確定因素影響的。為此只有盡量的減小不確定因素，為鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)性能的分析和相關(guān)的設(shè)計，也可根據(jù)眾多的實驗，最終選擇一個較為合理的方案來確定相關(guān)關(guān)系，也只有這樣才可以滿足設(shè)計要求和目的。

6.2重視局部穩(wěn)定與整體穩(wěn)定的關(guān)系

局部穩(wěn)定與整體穩(wěn)定之間有著重要關(guān)系，需要重視兩者之間的關(guān)系，有些單位為了省事，只是根據(jù)以往的經(jīng)驗確定兩者直接的安全系數(shù)，這樣在進(jìn)行相關(guān)問題的分析時，就會存在很大的誤差，嚴(yán)重影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)確性，更不用說達(dá)到設(shè)計的目的，滿足穩(wěn)定性的要求，為此需要特別重視兩者之間的關(guān)系。

6.3建立完善的預(yù)張拉結(jié)構(gòu)理論體系

預(yù)張拉結(jié)構(gòu)的分析對于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計是極為重要的，是需要做好這方面的工作的。在進(jìn)行預(yù)張拉結(jié)構(gòu)的分析時，一定要有一套完善的預(yù)張拉結(jié)構(gòu)理論體系，根據(jù)這個體系進(jìn)行分析，最終得出準(zhǔn)確的結(jié)果，為此需要建立一套完善的預(yù)張拉結(jié)構(gòu)理論體系，確保鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的要求和目的。

7結(jié)語

綜上所述，在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計中，作為主要的因素承載力決定著穩(wěn)定性設(shè)計的關(guān)鍵，而鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計完善，對我國可持續(xù)發(fā)展有著重要作用。由于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受多種因素的影響，使穩(wěn)定性設(shè)計的難度再次加大，因此，在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計中，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的種類，全面考慮影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的主要因素條件下，克服以往穩(wěn)定設(shè)計存在的缺陷，加固設(shè)計避免失穩(wěn)造成巨大損失，使鋼結(jié)構(gòu)日后應(yīng)用更為廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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