王興輝

【摘要】本文首先介紹了建筑項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中所存在的一些缺陷，然后詳細(xì)的分析了建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，以期能夠更好的促進(jìn)建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展。本文就此進(jìn)行了深入的探索研究。

【關(guān)鍵詞】建筑鋼結(jié)構(gòu)； 穩(wěn)定性； 建筑

隨著社會(huì)的進(jìn)步，工程建筑的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，建筑形式也來也多樣，就目前來看，鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，鋼結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)存在很大差別，其穩(wěn)定性分析也面臨著更大的難度，一旦鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析出現(xiàn)偏差，將會(huì)為整個(gè)工程留下風(fēng)險(xiǎn)隱患，可見做好鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，做好鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析十分必要。

一、建筑項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中所存在的一些缺陷

1、鋼結(jié)構(gòu)也是存很多的缺點(diǎn)，例如它耐高溫性差，耐腐蝕性差，高溫情況下，鋼更容易導(dǎo)熱，其強(qiáng)度、彈性等都會(huì)下降甚至溫度過高會(huì)快速變形，其他建筑材料來說差很多，而且鋼材易氧化，會(huì)在某種程度上影響鋼結(jié)構(gòu)的安全。另外我國目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念并不能滿足市場快速發(fā)展的需要。

2、在通常情況下，房建工程具有的質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理問題大部分都是施工的過程中被發(fā)現(xiàn)的。有一些建筑企業(yè)都會(huì)以企業(yè)以往的建設(shè)工程出現(xiàn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題再加上經(jīng)驗(yàn)作為依據(jù)，讓房建行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員以及多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人分析探討，找到一套辦法，這時(shí)候部分地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)盲目上馬，一哄而起，浪費(fèi)大量資源。加之鋼材漲價(jià)，市場無序競爭，競相壓價(jià)造成加工和安裝企業(yè)虧損。

二、鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的類別與原因分析

1、鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的類別

常見的穩(wěn)定性問題有分支點(diǎn)失穩(wěn)、極值點(diǎn)失穩(wěn)、跨越式失穩(wěn)。分支點(diǎn)失穩(wěn)，指的是平衡分岔的穩(wěn)定問題。此類問題的主要表現(xiàn)為在完善直桿軸心和平板中面受壓時(shí)的屈曲；二是極值點(diǎn)失穩(wěn)，即無平衡分岔的穩(wěn)定問題。這一類問題主要表現(xiàn)為，是指結(jié)構(gòu)受到偏心壓力的時(shí)候，塑性在達(dá)到極限時(shí)所產(chǎn)生的變形形態(tài)；三是跳躍失穩(wěn)，它與上述兩種穩(wěn)定問題的類型不同，并無平衡分岔點(diǎn)和極值點(diǎn)，其主要是指在穩(wěn)定平衡喪失以后，會(huì)隨機(jī)跳躍到另一個(gè)穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失穩(wěn)的原因

鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題主要是指該結(jié)構(gòu)在受到外界的干擾的時(shí)候能否恢復(fù)到原來的狀態(tài)的一種性能。鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性容易受到很多種因素的影響，存在很大的隨機(jī)性。所以，影響鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失穩(wěn)的原因需要考慮全面，在考慮自身的原因的同時(shí)要考慮到外界因素，進(jìn)而解決失穩(wěn)問題。

（1）鋼自身構(gòu)件的承載力。鋼結(jié)構(gòu)自身的承載能力對(duì)于其穩(wěn)定性設(shè)計(jì)有一定程度的影響，這些結(jié)構(gòu)包括材料的截面特征等。在設(shè)計(jì)建模時(shí)為了對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加詳細(xì)的研究，在設(shè)計(jì)時(shí)期對(duì)于數(shù)學(xué)模型等提出的假設(shè)和現(xiàn)有的技術(shù)水平很難在前期的計(jì)算中得到十分準(zhǔn)確的反應(yīng)，造成出現(xiàn)計(jì)算值和實(shí)際的承載力相差極大的現(xiàn)象。

（2）大跨度設(shè)計(jì)中的問題。目前對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中存在很大的問題就是在大跨度的設(shè)計(jì)中，對(duì)于如何反應(yīng)軸力和彎矩的效應(yīng)問題存在很大的缺陷。在通常情況下，大跨度設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)提取一個(gè)安全系數(shù)。所以，在預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系不完善的情況下，鋼結(jié)構(gòu)整體和部分之間的穩(wěn)定性相互關(guān)系也是影響鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失穩(wěn)的重要原因。

（3）穩(wěn)定理論不完善。由于鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定理論并不完善，但是很多設(shè)計(jì)師在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的過程中，忽略了穩(wěn)定性因素，所以就帶來了一些無法確定的因素，影響鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這樣就會(huì)引起結(jié)構(gòu)上一些顯著差異的出現(xiàn)。

三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性現(xiàn)狀分析

1、鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定之間的區(qū)別

鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度通常是指從結(jié)構(gòu)上或者某個(gè)構(gòu)件角度考慮，荷載引發(fā)的應(yīng)力與建筑材料極限強(qiáng)度的關(guān)系，屬于應(yīng)力范疇。鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題是找出外荷載和結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間的不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，也就是通常意義上的并行開始并快速增加時(shí)的狀態(tài)，進(jìn)而可以研究如何避免該狀態(tài)的出現(xiàn)，所考慮的是變形問題，而不是應(yīng)力問題。

2、不夠完善的預(yù)張拉力體系

鋼結(jié)構(gòu)施工前都預(yù)測對(duì)應(yīng)的張拉力，只有科學(xué)的張拉力預(yù)測，才可以有效保障施工中材料的合理安排，科學(xué)地確定材料的位置。由于我國當(dāng)前施工單位人員還沒有形成相關(guān)理論體系，在施工中很難有這部分的科學(xué)理論保證。

3、鋼結(jié)構(gòu)的整體與局部之間不妥當(dāng)

由于無論是從設(shè)計(jì)還是施工，當(dāng)前的技術(shù)人員都缺乏科學(xué)的整體和局部觀念，在設(shè)計(jì)與施工過程中，考慮都有疏漏，這在比較復(fù)雜的工程中，尤其是跨度大的建筑體施工時(shí)，都會(huì)影響工程的進(jìn)度和工程質(zhì)量。

4、鋼結(jié)構(gòu)的柱理論

針對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，我們應(yīng)該重點(diǎn)研究它的梁和柱，也就是梁一柱理論。但由于該理論目前不成熟，所以還需對(duì)軸力與彎矩等進(jìn)行有針對(duì)性的切實(shí)研究。

四、提高鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的策略

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(jì)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(jì)，也可根據(jù)眾多的實(shí)驗(yàn)，最終選擇一個(gè)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(jì)要求和目的。

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(yàn)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(shí)，就會(huì)存在很大的誤差，嚴(yán)重影響到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，更不用說達(dá)到設(shè)計(jì)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。

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(duì)于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)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(shí)，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(gè)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(jì)的要求和目的。

4、減輕及改變荷載的分布

通過受彎桿件荷載的改變，把單獨(dú)的集中端部支撐荷載承受轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)的端部支撐的荷載承受并進(jìn)行相應(yīng)的加固。在選取截面進(jìn)行加固之時(shí)，一定要注意到截面的形式，其須具有實(shí)際的加固缺陷與損傷滿足的加固要求，這樣才可使得鋼結(jié)構(gòu)變得更加穩(wěn)定。

5、 對(duì)固件的連接進(jìn)行加固

通過采用焊縫或高強(qiáng)度的螺栓以及柳釘?shù)鹊姆绞綄摻Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的連接加固。在進(jìn)行加固連接的時(shí)候，一定要根據(jù)實(shí)際的工程鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的加固。比如鋼結(jié)構(gòu)的加固的原因與目的以及鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況與構(gòu)造等進(jìn)行分析之后，方可確定固件的連接方式。

6、合理地運(yùn)用梁—柱理論

梁—柱理論是當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)的理論，也是最重要的理論。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要實(shí)際考察鋼結(jié)構(gòu)工程的場地、材料、設(shè)計(jì)方案等相關(guān)事項(xiàng)，合理地運(yùn)用梁—柱理論分析鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件之間的穩(wěn)定性、整體結(jié)構(gòu)和組成部分之間的穩(wěn)定性等，達(dá)到提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的目的。

7、 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)相符合

構(gòu)造和計(jì)算相符合一直是設(shè)計(jì)者所關(guān)注的問題。然而一旦牽涉到鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能時(shí)，都需要考慮強(qiáng)度或其他不同的特殊考慮。應(yīng)該分別給予它們較強(qiáng)的剛度以及柔度，最大限度的降低桁架節(jié)點(diǎn)的桿件偏心度，以上均是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過程中需要處理的相關(guān)問題。

綜上所述，在鋼結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的過程中難免出現(xiàn)一些問題，但是經(jīng)過縝密思考和合理預(yù)防還是可以未雨綢繆的，這就需要從業(yè)人員的細(xì)心和耐心，只有不斷地進(jìn)取學(xué)習(xí)，才能更好地設(shè)計(jì)出合理發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的建筑作品。

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