郭 俊

福斯特惠勒(河北)工程設(shè)計(jì)有限公司

淺析鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)問(wèn)題

郭 俊

福斯特惠勒(河北)工程設(shè)計(jì)有限公司

建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其穩(wěn)定性和重量輕的特點(diǎn)為建筑整體的穩(wěn)定性起到了促進(jìn)作用，避免建筑物的倒塌等事故的發(fā)生，但是就現(xiàn)狀來(lái)看，建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性還存在著一定的問(wèn)題，因此加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；诖?，本文將著重分析探討鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)問(wèn)題及控制措施，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

鋼結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定性；設(shè)計(jì)

1 、鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

1.1 結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性問(wèn)題

在進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要立觀大局，從鋼結(jié)構(gòu)的整體性出發(fā)，并且將桿件的穩(wěn)定性納入考量范圍。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到剛度以失穩(wěn)性的問(wèn)題時(shí)，首先采用折減系數(shù)以及臨界壓力的方法將軸心壓桿的穩(wěn)定性計(jì)算出來(lái)。同時(shí)，還需要將彈性的穩(wěn)定性計(jì)算，在對(duì)它們計(jì)算的過(guò)程中，要充分的考慮到鋼結(jié)構(gòu)的整體性的穩(wěn)定性，同時(shí)還需要做好二次設(shè)計(jì)，這主要是由于結(jié)構(gòu)內(nèi)力它會(huì)隨著一些柔性的構(gòu)件變化而產(chǎn)生變化；其次，還需要將應(yīng)力問(wèn)題與疊加原理問(wèn)題納入考量范圍。因?yàn)閺椥苑€(wěn)定性的計(jì)算在和疊加原理結(jié)構(gòu)變化中，它們的關(guān)系比較復(fù)雜，當(dāng)前對(duì)于這兩者的計(jì)算還沒(méi)一個(gè)明確的確定。

1.2 不確定性因素問(wèn)題

在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其穩(wěn)定性還會(huì)受到外界不確定因素的影響，其中比較突出的影響因素來(lái)自于物理以及幾何方面。設(shè)計(jì)過(guò)程中，在對(duì)先關(guān)的穩(wěn)定性因素進(jìn)行確定時(shí)，一些設(shè)計(jì)人員比較喜歡按照自己的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定，缺少對(duì)實(shí)際問(wèn)題的聯(lián)系。此外，由于一些設(shè)計(jì)人員缺少專業(yè)知識(shí)，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)有能夠?qū)⒎袭?dāng)前需求的要素考慮，以至于在實(shí)際的計(jì)算過(guò)程中，得出的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)要求相差甚遠(yuǎn)。

1.3 預(yù)張拉體系問(wèn)題

在鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)過(guò)程中，預(yù)張拉體系是一個(gè)關(guān)鍵的內(nèi)容，但是在實(shí)踐的過(guò)程中，沒(méi)能夠得到一個(gè)合理的理論系統(tǒng)。在對(duì)預(yù)張拉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還是缺少有利的理論依據(jù)，因此，工程的穩(wěn)定性想要得到保證基本上是比較困難。

2 、鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)措施

2.1 充分考慮整體與局部的穩(wěn)定性

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作都是從平面體系的角度出發(fā)，桁架設(shè)計(jì)與框架設(shè)計(jì)便是如此。為了防止此類平面結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)充分考慮到整個(gè)結(jié)構(gòu)的布局，設(shè)計(jì)出具有較強(qiáng)針對(duì)性的支撐構(gòu)建。換句話來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)保證平面穩(wěn)定設(shè)計(jì)計(jì)算與平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件機(jī)構(gòu)布置保持相同。例如說(shuō)針對(duì)平面桁架構(gòu)成的塔架來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)考慮到橫隔設(shè)置和構(gòu)件穩(wěn)定性。

2.2 強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)合理

強(qiáng)柱弱梁更加關(guān)注設(shè)計(jì)過(guò)程中柱和梁的整體性問(wèn)題，這主要是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)在承受較大荷載的情況下需要塑性鉸存在于梁子上而非柱子上，如此才能夠保證鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)瞬間損壞，同時(shí)在外力作用之下還可以在短期內(nèi)快速恢復(fù)到初始形態(tài)。國(guó)家相關(guān)規(guī)定在此方面給出了相對(duì)明確的規(guī)則與條件，強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)對(duì)其彈塑形充分計(jì)算，唯有符合相關(guān)要求才判定其合格。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的計(jì)算

在實(shí)際計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，計(jì)算出穩(wěn)定的設(shè)計(jì)圖和結(jié)構(gòu)圖的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上和計(jì)算一致。一般而言，分析框架的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)分析框架的工作是相當(dāng)粗糙的。部分的施工工作，即使沒(méi)有工作，是唯一穩(wěn)定的框架柱的設(shè)計(jì)和計(jì)算。由于對(duì)構(gòu)件的穩(wěn)定值計(jì)算在模型的基礎(chǔ)上，對(duì)模型的假設(shè)或簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了計(jì)算，從而保證了鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算值滿足要求，進(jìn)行了計(jì)算方法的基礎(chǔ)上的穩(wěn)定設(shè)計(jì)草圖和保持相同水平的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上的圖計(jì)算。

2.4 重視整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定之間的關(guān)系

整體穩(wěn)定性與局部穩(wěn)定性有著非常重要的關(guān)系，一些單位為了盡可能減少故障，簡(jiǎn)單地根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)對(duì)安全系數(shù)進(jìn)行了確定，這樣的相關(guān)問(wèn)題在分析中可能會(huì)導(dǎo)致較大誤差，從而影響精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不能滿足穩(wěn)定性要求，因此兩者之間的距離應(yīng)給予充分重視。

2.5 盡量減小不確定性因素造成的影響

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的不確定因素是不可避免的。因此，我們應(yīng)該盡可能地讓相關(guān)性和力學(xué)性能的分析，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不確定因素盡可能減少，并更多的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上選擇一個(gè)科學(xué)的程序，以確定之間的相關(guān)性，以滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求。

2.6 其他注意要點(diǎn)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)住宅建筑的鋼結(jié)構(gòu)階段，要著重注意鋼結(jié)構(gòu)類型的主要住宅分為兩種：高層住宅及低層住宅。例如，別墅就歸為低層住宅的范圍，公寓則歸為高層住宅。在相關(guān)的住宅標(biāo)準(zhǔn)中有效提出規(guī)定，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計(jì)最好控制在12層以下，以此要預(yù)防抗壓抗震的基本要求。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置過(guò)程中單純的規(guī)則性會(huì)直接影響住宅建成后的抗震能力，因此，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)平面進(jìn)行布置時(shí)，要盡可能的做到做到鋼結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性以及規(guī)則性，有限預(yù)防在地震出現(xiàn)時(shí)，住宅遭到較為嚴(yán)重的破壞。

現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)于計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用技術(shù)的利用越來(lái)越廣泛，所以，建筑行業(yè)可以在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，有效的將計(jì)算機(jī)作為輔助工具來(lái)使用，并且能夠成功的在計(jì)算機(jī)的輔助下實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定以及對(duì)平面構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算。鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)人員的工作只需要精準(zhǔn)的計(jì)算出鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定水平以及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。所以，計(jì)算機(jī)的有效利用有利于鋼構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程，并且有效的提高了設(shè)計(jì)的工作效率。

總而言之，城市化的快速推進(jìn)，工業(yè)化的發(fā)展，越來(lái)越多的高層建筑和大型建筑。鋼結(jié)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，其優(yōu)勢(shì)在建筑面積中占有很大的比例。與混凝土相比，具有自重輕、抗震性能好、施工周期短、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則應(yīng)該是在設(shè)計(jì)之前就知道的，并且每個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能都被理解，完成后的設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)設(shè)計(jì)，以此保證整體工程質(zhì)量安全。

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