鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定設(shè)計(jì)研究

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人民生活水平大幅提高，對(duì)建筑設(shè)計(jì)從數(shù)量到質(zhì)量的追求也發(fā)生了巨大變革，一些結(jié)構(gòu)新穎、超高層建筑獲得越來越多個(gè)人或企業(yè)的青睞，但這些建筑設(shè)計(jì)也存在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題，這也是現(xiàn)下建筑設(shè)計(jì)中迫切需要解決的問題。鋼結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)失穩(wěn)等問題，不僅會(huì)為企業(yè)帶來巨大損失，更甚至將威脅到人們的生命安全，近年來，因鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成的事故屢見不鮮，這使我們必須重新審視鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)。本文希望可以通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的深入探討學(xué)習(xí)，讓更多建筑設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中，充分考慮鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的合理設(shè)計(jì)，作出更多質(zhì)量與創(chuàng)意并重的優(yōu)秀建筑。

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

引言：隨著社會(huì)的發(fā)展，大跨度、超高層建筑鱗次櫛比，在此類建筑設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)作為建筑中的新型結(jié)構(gòu)類型，因其高穩(wěn)定性、高強(qiáng)度、高抗震能力以及高工業(yè)化程度等優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用。而鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，一旦在穩(wěn)固性設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)問題，就會(huì)造成工程質(zhì)量的安全隱患，所以為了確保鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中能夠最大化發(fā)揮功效，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)就成了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要部分。但在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也存在很多問題，如何正確了解并提高鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，將在以下內(nèi)容中逐步剖析。

1、鋼結(jié)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的基本定義及影響因素

1.1鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)基本定義

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指通過對(duì)結(jié)構(gòu)橫截面最大應(yīng)力及抵抗力的測(cè)試，確定結(jié)構(gòu)橫截面受外力荷載的最大值，從而明確結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。而強(qiáng)度和屈服性則是對(duì)材料強(qiáng)度的檢測(cè)，檢驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)材料是否存在變形問題。

1.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響因素

影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素主要包括以下兩方面，即鋼結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性及鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。除了這兩方面主要內(nèi)容外，影響因素還有結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件以及外界環(huán)境等多重因素影響。所以，在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中，除了鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外，還要考慮到鋼結(jié)構(gòu)的支撐力、構(gòu)件長(zhǎng)度、截面特征等各方面影響因素，如在設(shè)計(jì)計(jì)算中忽視外部因素帶來的穩(wěn)定性影響，則會(huì)導(dǎo)致最終數(shù)據(jù)產(chǎn)生巨大誤差，導(dǎo)致建筑穩(wěn)定性的較大偏差。

2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和原則

2.1鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)決定了鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性較高，但想要提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性還需掌握整體剛度、失穩(wěn)效應(yīng)、穩(wěn)定性計(jì)算等。另外，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是由整體性能和承載力綜合決定的，所以鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性必須從全局出發(fā)，整體進(jìn)行考慮，并且在鋼結(jié)構(gòu)彈性穩(wěn)定的設(shè)計(jì)中，除了屈曲性能和強(qiáng)度指標(biāo)外，采取二階段分析也十分必要。

2.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的原則

（1）一致性原則

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，通常都是以平面作為出發(fā)點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)過程中，一致性非常重要。一致性主要包括結(jié)構(gòu)計(jì)算與簡(jiǎn)圖的一致性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)際的一致性等。

在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為防止失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)聲，必須作出有針對(duì)性的對(duì)支撐構(gòu)件的優(yōu)化和改進(jìn)。確保平面結(jié)構(gòu)布置以及穩(wěn)定性計(jì)算一致為原則。

（2）穩(wěn)定性原則

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定性原則是指在整體布局或者對(duì)應(yīng)組成部分上注意相互部件之間的關(guān)系，達(dá)到平面設(shè)計(jì)體系的穩(wěn)定性。

3、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

3.1不夠完善的預(yù)張拉力體系

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工過程中，與張拉力體系的合理安排非常重要，只有保證施工前對(duì)張拉力的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，才能夠保障施工后續(xù)材料的合理安排。

3.2鋼結(jié)構(gòu)的整體與局部之間不妥當(dāng)

在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，不乏出現(xiàn)技術(shù)人員由于整體與局部之間處理不妥當(dāng)，缺乏科學(xué)性，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)疏漏，導(dǎo)致在跨度較大的建筑設(shè)計(jì)施工過程中出現(xiàn)影響工程進(jìn)度，甚至影響工程質(zhì)量的問題出現(xiàn)。

3.3鋼結(jié)構(gòu)的柱理論

鋼結(jié)構(gòu)的柱理論即在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中，采用梁、柱的方式增強(qiáng)建筑穩(wěn)定性，但這一理論目前還不夠成熟，需要后續(xù)不斷進(jìn)行軸力、彎矩等針對(duì)性的研究檢驗(yàn)。

3.4我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性不確定因素較多

在建筑施工過程中，受外界因素影響較多，不排除不可控因素與不確定因素的影響，這也造成了在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與落實(shí)施工過程中產(chǎn)生誤差，偏離科學(xué)計(jì)算結(jié)果，使整體設(shè)計(jì)發(fā)生變化。

4、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)存在的問題

在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)中仍然存在諸如分支點(diǎn)失穩(wěn)、極值點(diǎn)失穩(wěn)、跨越式失穩(wěn)、分支點(diǎn)失穩(wěn)，指的是平衡分岔等問題。眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性會(huì)分別受到來自構(gòu)建結(jié)構(gòu)承載強(qiáng)度、截面結(jié)構(gòu)特征、材料應(yīng)力等因素影響，所以在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中，建立建筑模型，對(duì)模型各方面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，提出假設(shè)，全方面考慮可能影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的各種重要因素，這是在穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中必須要考慮到的問題，否則將會(huì)對(duì)建筑設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

我國(guó)現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究還處于發(fā)展階段，并沒有形成十分完善的理論體系，在建筑施工設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員在穩(wěn)定性設(shè)計(jì)認(rèn)知中缺乏完善的多角度思考，很多外在因素影響沒有考慮進(jìn)去，致使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)干擾型屈曲、跳躍型失穩(wěn)等問題，最終影響建筑整體設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，造成質(zhì)量安全隱患。所以，如何解決鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中存在的上述問題，就是本文研究的重點(diǎn)所在。

5、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方法的分析

通常情況下，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的變形情況進(jìn)行分析。通過變形情況及程度進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時(shí)出現(xiàn)的情況進(jìn)行研究分析，并采取二階分析的方法科學(xué)推算，確定屈曲荷載或者極限荷載，得出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力。除了通過這一方法確定鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定下外，也可以采用靜力法即靜力平衡法、動(dòng)力法、能量法、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固方法進(jìn)行分析。

根據(jù)多項(xiàng)實(shí)際案例總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方面可以通過科學(xué)計(jì)算圖形合理改變結(jié)構(gòu)、調(diào)整荷載分布形式、加強(qiáng)截面結(jié)構(gòu)等幾方面入手，確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定性，以此達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)施工正常進(jìn)行的目的。

總結(jié)：綜上所述，在建筑設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最主要也是最核心的問題就是鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)問題。鋼結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定將會(huì)在城市建設(shè)帶來極大的安全隱患，不僅是建筑物本身的損毀，更可能造成不可估量的人身傷害，因此，想要盡可能減少和杜絕此類事件的發(fā)生，一定要從根源尋找問題，而鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)就是問題的癥結(jié)所在，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的合理設(shè)計(jì)，計(jì)算公式及模型的正確運(yùn)用，都將在未來工程建筑中發(fā)揮重要作用。

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