胡明悅

(博思格建筑鋼結構(廣州)有限公司,廣東廣州 510530)

基于可靠性分析在鋼結構穩(wěn)定設計中的研究

胡明悅

(博思格建筑鋼結構(廣州)有限公司,廣東廣州 510530)

鋼結構是現(xiàn)建筑結構的主要類型之一,鋼結構的穩(wěn)定性直接關系到鋼結構行業(yè)的發(fā)展,因此,鋼結構行業(yè)要想在競爭激烈的市場環(huán)境下得到發(fā)展,就必須保障其穩(wěn)定性。本文基于可靠性分析對鋼結構穩(wěn)定設計進行了相關的研究。

可靠性 鋼結構 穩(wěn)定

鋼結構有著強度高、韌性好、變形能力強、可靠性高等特點被廣泛的應用在現(xiàn)代社會各個領域，尤其是在建筑領域，能夠有效的保障建筑結構的性能。鋼結構的穩(wěn)定性對鋼結構的發(fā)展來說至關重要。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，市場競爭越來越激烈，鋼結構行業(yè)要想在這個競爭激烈的市場環(huán)境中穩(wěn)定發(fā)展，保障鋼結構的穩(wěn)定性有著重大意義。

1 鋼結構的概述

鋼結構是以鋼材制作為主，由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構件組成；各構件或部件之間采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。鋼結構有著強度高、自重輕、變性能力強、韌性好、可靠性高、鋼材勻質性好等特點。

2 鋼結構穩(wěn)定設計中應遵循的原則

2.1 一致性

鋼結構穩(wěn)定設計的目的就是保障鋼結構的可靠性，滿足鋼結構工程的需求[1]。因此，針對鋼結構穩(wěn)定設計，首先要根據(jù)鋼結構工程需求，采用相應合理的結構體系，做到構件穩(wěn)定計算與設計結構構造之間的一致性，做到技術先進、結構新穎、達到鋼結構工程和鋼結構結構的完美統(tǒng)一。

2.2 整體與部分的穩(wěn)定性

在進行鋼結構穩(wěn)定設計的時候，結構整體布置首要考慮的問題就是整體與各個組成部分的穩(wěn)定性，鋼結構有著很強的整體性，針對鋼結構的可靠性分析，一旦鋼結構的部分出現(xiàn)問題，必然會引起整體結構的破壞，因此，鋼結構穩(wěn)定設計將整體與部分的因素考慮進去可以有效的保障鋼結構的穩(wěn)定，從而避免一些不必要的損失。

3 鋼結構穩(wěn)定設計中面臨的問題

3.1 鋼材耐火性能差

鋼結構由于其自身的特殊性，本身不燃燒，但是鋼材容易受到溫度的影響，當溫度過高時，鋼材的性能就會降低，例如抗壓強度、負載能力等都會隨溫度的升高而下降，從而鋼材的可靠性就得不到保障。

3.2 可變性強

鋼結構作為一種承重構件，構件的焊縫會受到溫度應力的影響，由于鋼結構的整體連接性強，一旦局部發(fā)生破壞，就會使得鋼結構整體性能遭到破壞，從而造成較大的損失。同時鋼結構長期處在一種超負荷的工作狀態(tài)下，鋼構件就會發(fā)生變形，鋼結構的穩(wěn)定性以及可靠性得不到保障，就會在使用的過程中產生安全隱患。

3.3 鋼結構易腐蝕

從我國現(xiàn)階段鋼結構應用現(xiàn)狀可以看出，鋼結構大多都是露天的，鋼結構容易受到雨水的影響，長時間后就會生銹，特別是現(xiàn)在空氣污染嚴重，空氣中二氧化硫含量增多，當碰到雨水天氣，二氧化硫與鋼材接觸后就會發(fā)生化學反應，鋼材就會被腐蝕，鋼結構性能就會變差。

4 基于可靠性分析對鋼結構穩(wěn)定設計中存在問題的應對措施

4.1 鋼結構防火涂料

鋼結構防火涂料就是在鋼結構表面涂上一層防火的材料，從而在鋼結構表面形成一層耐火隔熱的保護層。在鋼結構中，鋼結構自身是不會燃燒的，但是溫度太高的話會使得鋼結構自身發(fā)生一些性質的變化，使得鋼結構自身的性能變差，因此，防火涂料在鋼結構中的作用是非常大的。

4.2 針對可變性強的應對措施

為了避免溫度應力給鋼結構造成影響，在鋼結構中涂抹一層砂漿，并用鋼絲網(wǎng)或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫并保證鋼結構的強度，形成保護膜，同時為了避免鋼結構超負荷作業(yè)，可以分時段作業(yè)，針對一些大型的器件盡量避免在鋼結構上作業(yè)。

4.3 防腐蝕措施

鋼結構必須注意防護，特別是薄壁構件。鋼結構在涂油漆前應徹底除銹，油漆質量和涂層厚度均應符合相關規(guī)范要求。在設計中應避免使結構受潮、漏雨，構造上應盡量避免存在于檢查、維修的死角[2]。新建造的鋼結構一般隔一定時間都要重新刷涂料，從而確保鋼結構的整體性能。

5 鋼結構穩(wěn)定設計的可靠性分析

5.1 鋼結構強度的可靠性分析

鋼結構的強度指標包括彈性極限σe，屈服極限σy，和抗拉極限σu。彈性極限指的是對鋼材進行拉伸試驗，當應力s不超過某一定值時，試件應力的增或減相應引起應變的增或減；卸除荷載后(s=0)試件變形也完全恢復(ε=0)，沒有殘余變形。鋼材的這種性質叫彈性。在應力-應變曲線上，彈性階段所對應的最高應力點σe稱為彈性極限。設計時以鋼材的屈服強度為基礎，屈服強度高可以減輕結構的自重，節(jié)省鋼材，降低造價。抗拉強度σu即是鋼材破壞前所能承受的最大應力，此時的結構因塑性變形很大而失去使用性能，但結構變形大而不垮，滿足結構抵抗罕遇地震時的要求?！襲/σy值的大小，可以看作鋼材強度儲備的參數(shù)。

5.2 鋼結構耐久性的可靠性分析

影響鋼結構耐久性的因素既有人為的因素也有自然因素，針對人為因素，就是要加強鋼結構設計的監(jiān)督，加強鋼結構工程施工過程中的管理，針對自然因素就是在鋼結構設計的時候要有針對性的進行防護。例如在某鋼結構工程中，該工程施工人員考慮到雨水天氣會給鋼結構構件造成一定的影響，定期的對鋼結構構件進行油漆維護，針對有腐蝕介質的條件下，采取特殊的保護措施，從而達到了保護鋼結構的整體功能。

5.3 鋼結構韌性的可靠性分析

鋼結構有著很強的韌性，因此人們在鋼結構上作業(yè)的時候，往往是超負荷作業(yè)，當鋼結構的負載超過了自身的最大值時，就會變形。因此，要想保障鋼結構穩(wěn)定，在鋼結構進行作業(yè)的時候，既要考慮到溫度應力的影響，同時要盡量的避免超負荷作業(yè)。

6 結語

鋼結構有著高強度、韌性好、變形能力強等特點而被廣泛的應用到現(xiàn)代社會的各個領域，為鋼結構行業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益。鋼結構穩(wěn)定性是鋼結構的一個重大問題，關系到鋼結構工程的健康發(fā)展。因此，在鋼結構穩(wěn)定設計的時候，必須基于鋼結構的可靠性進行分析，從而杜絕隱患的存在，促進鋼結構行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

[1]陳曉斌,王宏旭,郭宗志.如何做好鋼結構穩(wěn)定設計[J].科技信息(學術研究),2008,05(14).

[2]劉志海,米濤.鋼結構設計中穩(wěn)定性的探討[J].黑龍江科技信息,2009,10(14).構,2008,02(07).