钢结构设计中稳定性研究

钢结构设计中稳定性研究

随着社会的发展与进步，我们越来越重视钢结构设计，钢结构设计中的稳定性研究对于现实生活中具有重要的意义。本文通过叙述影响钢结构稳定定的因素外，还特别介绍了钢结构稳定设计应遵循的原则，以及钢结构稳定设计中存在的问题和解决措施。

标签： 钢结构设计;稳定性;研究

一、引言

随着我国钢产量的不断增加，中国房地产业中对钢材料的使用政策经历了限制、节约、鼓励的发展历程，就目前来说，国家的鼓励政策对房地产业中钢材料的发展是一个良好的契机，根据市场调查，我国大多数城市的房地产业基本上都是用钢材料作为主要建筑材料的。此外，钢材料还具有环保的功能，钢材料的使用必将有着广阔的发展前景。

二、影响钢结构稳定的因素

钢结构的稳定分为结构体系的稳定和构件本身的稳定，由于外界环境的影响，还包括一些随机因素。因此，把影响结构稳定的因素分为以下三类：

1、结构体系的因素：结构的支撑系统，如钢柱的柱间支撑，钢屋架的上、下弦水平支撑和垂直支撑等。

2、构件本身的因素：构件的计算长度和截面特性，包括平面内、外两个方向，还包括材料的强度和应力。

3、随机因素：进行结构分析时运用的数学模型、条件假设，根据有限样本总结出的相关物理量和几何量都存在一定的误差，导致稳定分析的偏差。

三、钢结构稳定设计应遵循的原则

依照钢结构在设计过程中暴露出来的问题，在钢结构设计当中应遵循以下原则：

1、在结构设计时应同时满足整体稳定性与局部稳定性

在进行结构设计时应有必要的支撑结构，以确保平面结构不会产生失稳现象。如今大部分的钢结构均为依平面体系进行设计，这就需从结构整体上进行布置加以解决。设计平面桁架所组成的塔架时，应考虑到杆件的稳定性与横隔的设置存在的关系。

2、应用的计算简图应与结构计算简图保持一致

进行单层框架结构设计及进行多层框架结构设计时，习惯于以框架柱的稳定计算来替代对其进行的稳定分析。这个过程当中所应用到的柱计算的长度系数可经对框架整体的稳定性进行分析而得出，鉴于实际的框架存在多样性，出于简化计算的考虑需设定部分典型条件。而通常使用的计算方法一般只考虑到典型情况，造成了计算上出现误差。

3、结构计算与构造设计应保持一致

针对不同的节点间的连接应进行不同刚度与不同柔度的设置，设计桁架节点时要尽可能使杆件的偏心减到最小。但在涉及到稳定性时，在构造方面常出现与强度要求不相同的特殊要求。在处理梁的整体稳定性时，应不动铰支座以有效阻止出现位移现象，以及出现梁绕纵轴发生的扭转现象，应使其在平面之内自由转动以及在梁的一端截面之上产生翘曲，目的是使边界条件符合稳定性分析的要求。对相关基本概念的把握有助于深入了解稳定性设计存在的薄弱环节，掌握设计当中应注意哪些问题。钢结构理论研究在钢结构应用的普及和发展背景下也取得了很大成果，钢结构设计者应通过了解相关基本概念来强化稳定性分析的理论基础。

四、钢结构稳定性设计中存在的问题

1、稳定性设计的理论不完善

钢结构稳定理论的不完善，钢结构设计中一般都是把钢结构看成是完善的结构体系，在设计中我们没有考虑一些随机因素的影响，所以，在钢结构稳定性理论设计中必须考虑随机因素的影响，从小处着手，不忽略任何细节。由于建筑工程中整体的稳定性与局部的稳定性是不同的，而有些建筑工程大跨度设计中采取的稳定安全系数是相同的，这就不能正确反映某些部分的受力状态，而如何反映轴力和弯矩的耦合效应也是一个值得探讨的问题。

2、落后的管理模式

由于参与建筑的各单位从本部门的利益出发，各自为战，在建筑过程中，往往缺乏交流与有效的沟通，所以形成了阶段性的管理模式，每个部门负责的设计稳定性要求不同，都认为达到了设计要求，不能从实际出发来考虑全局的利益，同一个设计结构，可能承载力却有很大的差别，造成建筑工程钢结构的稳定性差。

3、竞标投标制度不完善

目前，由于我国建筑工程的投标竞标制度还不十分健全，某些施工单位为了追求最大的利润，对建筑图纸和建筑的质量要求重视程度不够，在没有进行科学预测与分析的前提下，肆意变更设计方案，以至于出现了怎么赚钱怎么施工的现象。缺乏科学的分析工程的钢结构设计没有保证，稳定性也就无从谈起。

五、加强钢结构稳定性的策略

1、加强稳定性理论研究

随着科学技术的迅猛发展，传统的稳定性设计系统已经不能满足建筑行业的发展需求，因此，研究高性能、稳定性高的新型动态钢结构稳定性设计系统成为当务之急。理论是实践的前提，科学的理论能够使实践达到事半功倍的效果。因此，必須加大钢结构稳定性的理论研究力度。施工简图必须依照结构计算简图，由于涉及的稳定性计算量较大，某些设计人员经常简化计算工作，从而造成框架柱的计算系数与实际的情况不符，施工简图与结构计算简图不一致，因此，必须加强稳定性理论研究，使施工简图必须依照结构计算简图，只有这样，才能保证钢结构的稳定性。

2、实施工程施工阶段的管理

施工单位要制定合适的施工计划，明确各部门的职责，使其各司其职，以集体利益为重，努力实现经济效益和社会效益的统一。同时，要严格控制工程的质量，避免出现豆腐渣工程，尽最大努力使钢结构的稳定性一次性达到设计要求。除此之外，在建筑材料采购方面要严格控制，确保建筑材料质量达标。

3、规范竞标投标管理制度。

要严厉打击恶意竞标的行为，采取法律途径对其规范，努力实现公平投标、自主报价、科学计算，营造公平的投标秩序和严格的评标程序。有些单位，只是追求利益的最大化，缺乏营造精品工程的意识，无形之中忽视了钢材料的稳定性，因此，通过制度来规范这些不良现象，确保建筑工程行业的有序发展就显得尤为重要。

六、结束语

总之，在实际设计中，设计人员应该明确结构构件的稳定性能，以免在设计过程中发生难以预料的失稳损失。清楚地理解并掌握钢构件整体稳定和局部稳定的概念，对于工程设计人员合理有效地解决钢结构工程中所出现的实际问题，对钢结构构件设计过程中稳定性计算公式的理解与正确运用具有重要的概念基础。只有深入了解这些问题，才会使得钢结构稳定性设计不断改进与完善。

参考文献：

[1]张涛任前进：《浅谈钢结构稳定性设计》，《中小企业管理与科技》，2011年05期

[2]孙菁丽：《钢结构设计中稳定性分析探讨》，《中国新技术新产品》，2010年08期

[3]吴文德：《浅析钢结构的稳定设计》，《吉林工程技术师范学院学报》，2008年09期