钢结构设计中稳定性研究凌立顺

钢结构设计中稳定性研究凌立顺

凌立顺

身份证号码：13028319880729xxxx

摘要：当前，我国建筑业的发展已达到一定水平，其施工工艺和设计质量有了很大提高。基于对组合的钢结构在中国施工现场的实际情况，采取适当的措施，以优化钢铁结构，由此当项目由分析和讨论加速稳定性提高的稳定性的稳定特性的建设的基本结构。应用科学合理的优化策略和解决方案，更有效地确保未来建设项目的整体质量。

关键词：钢结构设计；稳定性；失稳原因；计算方法

引言

钢结构由于其显著的自身优势而在建筑领域得到了极其广泛的应用，然而，不同的自然环境及地域特点决定了钢结构工程的使用效果，作为设计人员，要充分了解钢结构的失衡原理，重视钢结构的稳定性设计，从数据计算出发，严格计算流程，主动汲取相关经验来对钢结构失衡的可能性做好分析及预测，以有效保障钢结构的耐久性及安全性。

1建筑结构设计中钢结构设计的重要性

第一，提高建筑的功能性。钢结构对建筑物的整体形象具有直接影响，需要设计师保证结构设计和功能的一体化，对于设计师具有较高要求，需要其具备良好的综合素质，应结合施工性质与具体情况进行绘制设计图。第二，能够降低建筑成本。钢结构具有统一性，建筑企业可以进行大规模生产，并且钢结构建筑的预工程化使材料加工和安装一体化，能够降低施工成本，提高施工进度。第三，材料能够循环利用。近几年，人们越来越重视绿色环保，钢材是一种高强度、高效能的材料，具有能够循环再利用的特点。将其应用在住宅建筑中，具有保温防潮的作用。

2钢结构建筑的失稳原因

2.1钢结构失稳

钢结构设计环节首要考虑的问题便是其稳定性，所谓的钢结构失稳，指的是钢结构在受到外力作用的情况下，导致发生钢结构形变，一旦形变超过自身可承受的范围，就会导致钢结构失去平衡体系而发生坍塌坠落等事故。有些钢结构失稳在吊装安装过程中就会直接体现，还未完成施工就出现坍塌；而有些钢结构的失稳则是由于受到持续应力的影响，在经过一段时间之后的累积形变导致钢结构无法承受该荷载而最终失稳。无论是上述的哪种情况，都必须要从设计环节进行预防和杜绝，在进行钢结构设计计算时唯有充分考虑各类荷载及工程实际所处的环境情况，才能从根本上解决钢结构的失稳问题。

2.2钢结构失稳的原因

在实际项目中，钢结构最重大的安全隐患就是结构失稳，一旦钢结构出现结构失稳，势必会对项目的顺利建设造成影响，甚至造成惨痛的经济成本与时间成本的损失。根据数据统计及相关原因分析，钢结构出现失稳的原因主要在于钢结构的平衡状态受到影响，由此，将钢结构失稳问题主要归因于以下几种情况。

2.2.1分支点失稳

分支点失稳在实际工程中也被称为平衡分岔失稳，具体是指在一个完善的钢结构的轴心处，由于其受力不均，出现了受压平衡失稳，其所承受的压力值没有达到限定数值，在一定时期内还能够维持平衡稳定状态。在短时间内，这种失稳的具体体现只是会产生轻微的压缩变形，但是随着时间的不断推移，当钢结构构件轴心可承受的压力数值到达累计上限时，就会导致钢结构产生突发形变，例如弯曲，最直接的影响就是导致原来轴心受压的模式受到偏移，产生了偏心，通过钢结构的形变来维持结构的平衡方式，称为分支点失衡，例如轴向受压圆柱壳失稳就属于这类失稳问题。

2.2.2极值点失稳

与分支点失稳相对应，由于极值点无法达到平衡，所以极值点失稳称为无平衡点分岔失衡。在这里主要针对的构件是钢结构的偏心受压构件，在承受了超过其可承受范围的极值时，失去承载力从而丧失稳定性。这类失稳通常是伴随塑性失稳的，其状态是逐渐发生变化，这也是极值点失衡与分支点失衡的显著区别。例如，非理想轴压构件在经过一定的塑性发展后出现的失稳问题就属于这一类问题。

2.2.3跃越失稳

此类失稳区别于分支点失稳与极值点失稳，这类失稳指的是钢结构构件既没有分支点，也没有极值点，在钢结构发生失稳后，直接跳跃到另一种相对稳定的平衡状态中。由于钢结构失稳对于后续判断采取的设计方案是不一样的，所以一定要正确理解钢结构失稳的类型及其区别，才能做到正确计算结构承载力，从而避免钢结构失稳的情况发生。根据实际经验，只要是设计为轴心受压的构件，在受力最初都会受到荷载的影响存在一定程度的初弯曲，而且也不能保证荷载的作用点就与轴心相合，有可能存在一定的偏心情况。针对于此，设计人员一定要对这种类型的构件性能及可能发生的情况进行充分深入的了解，加强对其屈曲后性能的深入研究。

3钢结构稳定性的计算方法

3.1静力设计法

静力设计方法主要应用于钢结构弹性计算系统，又被称之为欧拉方法，是用于计算钢结构稳定极限承载力的基本方法。弹性计算方法确定微分计算方程时，需要满足一定的结构和力学假定如下。（1）钢结构材料需要满足虎克定律基本要求，即材料的应力和应变之间成线性关系。（2）计算模型应与实际结构保持一致，可以反应实际结构的弹性受力。（3）确保施工过程的准确性，避免不合理施工导致实际模型与计算模型不一致。

3.2塑性设计法

塑性结构的原理意味着结构元件的塑性和强度高于标准载荷的设计乘以安全系数。钢塑的分析和一阶塑料的分析通常用于构建内部强度的结构分析。塑性分析的方法允许在材料结构进入可塑性之后重新分配内力，但是材料的结构必须具有很强的可塑性。设计时，限制法兰的尺寸和横截面。塑性设计方法是非线性的，但不能反映结构设计中的结构特征和材料范围。

3.3动力设计法

动态方法是用于计算结构的动态稳定性的方法。如果它由于轻微干扰而可以振动，这表明振动的加速和结构的变形反映在结构的应力中。如果静态静载荷的值相对较小，则变形方向不同于加速度，在整个扰动消除后，运动逐渐变为静态，并且结构的平衡状态处于稳定状态。如果负载和稳定性在最大负载下变化，则变形方向和加速方向一致，即在消除干扰之后，移动被移除。它仍处于发散状态，因此结构的平衡状态处于不稳定状态，临界状态是负荷也是整个结构不稳定的负荷。可以根据结构的振荡频率为零的条件来执行分析。

3.4钢结构抗震设计

彻底了解钢结构之间的稳定性关系可以保证钢结构稳定性的设计，因此应该注意钢结构的抗震结构。在设计钢结构时，钢结构应尽可能简单和正确。连接钢构件时，应根据实际情况进行某些操作。为了使屋顶框架和屋顶板之间的连接，屋顶梁和柱足够稳定以改善钢结构的抗震性，可以提高建筑物的安全性能。此外，钢结构的抗震强度还取决于所选择的支撑形式和位置，因此在设计中应考虑这些因素，以减少这些因素对钢结构抗震性的影响。

3.5强节点弱构件

结构的构造必须首先考虑连接的承载能力。由于连接的破坏，梁和相关的柱是低效的并且结构也被破坏。首先需从梁端设计内力出发，按照“强节点弱构件”设计原则进行内力调整。其次，有必要采取必要的技术措施，例如，光束端部的释放，即所述框架构件可以显着塑性结构的破坏之前变形，地震能量被用于确保，其中由幅材凸缘的位置所确定的刚性元件是为了避免这种集中的压力。当使用节点加焊接盖或打开梁的下凸缘，所述连接的灵活性比整个轮廓束的承载能力越大。法兰连接的抗冲击性必须符合规范的要求。

结束语

钢结构设计在整个建筑结构设计中具有重要作用，在设计过程中，工作人员需要保证建筑稳定性，并不断学习，加强钢结构的使用，确保施工质量。

参考文献：

[1]孟萌.高层钢结构建筑工程设计及其注意事项探析[J].绿色环保建材，2018（10）：63+65.

[2]郑维.建筑钢结构工程设计及其注意事项[J].化工管理，2018（24）：211.

[3]刘锦华.建筑钢结构工程设计及其注意事项[J].四川水泥，2018（06）：88.