龍宇航　姜龍飛　李洋

[摘要]針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出了鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)類型，并闡述了鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)特點(diǎn)，結(jié)合這些內(nèi)容，研究了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循的原則，內(nèi)容有：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖和實(shí)際計(jì)算依照的簡圖保持一致，計(jì)算結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造以及構(gòu)件穩(wěn)定計(jì)算之間相互配合。希望通過對(duì)這些內(nèi)容的分析，能夠?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)提供一定幫助。

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定設(shè)計(jì)；失穩(wěn) 文章編號(hào)：2095-4085（2017）05-0061-02

鋼結(jié)構(gòu)中，穩(wěn)定性問題有待解決。如果鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，會(huì)帶來極大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)為人員安全帶來隱患。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)人員在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要重點(diǎn)關(guān)注，保證設(shè)計(jì)是以結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定為基點(diǎn)的。目前的實(shí)際情況是，設(shè)計(jì)人員對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)情況了解不夠充分，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，出現(xiàn)失穩(wěn)情況。此外，是因?yàn)樾滦弯摻Y(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)者對(duì)這一新型結(jié)構(gòu)不夠了解，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問題。

1鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)類型

分支點(diǎn)失穩(wěn)：當(dāng)直桿軸心受壓、平板中面受壓，均屬于分支失穩(wěn)。極值點(diǎn)失穩(wěn)：進(jìn)行建筑鋼材的使用時(shí)，將其制作成偏心受壓的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，但當(dāng)結(jié)構(gòu)的塑性持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而發(fā)展到一定程度時(shí)，就產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。躍越失穩(wěn)：和以上兩種失穩(wěn)情況不同，其不存在平衡分岔點(diǎn)，同時(shí)也沒有極值點(diǎn)，其主要是在失去平衡之后，產(chǎn)生另外一種穩(wěn)定平衡狀態(tài)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，準(zhǔn)確區(qū)分結(jié)構(gòu)失穩(wěn)類型十分重要，只有這樣才能準(zhǔn)確估算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。人們對(duì)穩(wěn)定問題的研究逐漸深入，以上結(jié)論已經(jīng)不能滿足當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需充分掌握構(gòu)件性能，這就必然要充分了解不同缺陷對(duì)構(gòu)件帶來的影響。

2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)特點(diǎn)

失穩(wěn)和整體剛度：根據(jù)目前我國正在執(zhí)行的使用規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，確定使用臨界壓力求解法和折減系數(shù)法計(jì)算軸心壓桿的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性整體分析：從結(jié)構(gòu)的整體角度進(jìn)行綜合分析，通過整體結(jié)構(gòu)的綜合表現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)桿件的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行確定。穩(wěn)定計(jì)算其他特點(diǎn)：在對(duì)彈性穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算的過程中，仍然要保證對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性進(jìn)行充分綜合考慮，除此之外還存在著其他的不同特點(diǎn)，同樣需要相關(guān)人員的高度重視。首先是對(duì)二階段進(jìn)行分析，因?yàn)槿嵝詷?gòu)件的特殊性，其會(huì)產(chǎn)生大量的變形，而這種變形會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部產(chǎn)生較大影響，因此，采用這種分析方式較為適宜；而對(duì)彈性穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算過程中，這種方式不能使用，這主要是因?yàn)?，?duì)迭加原理進(jìn)行使用過程中，必須遵循以下原則：（1）材料與虎克定律相符合進(jìn)而成為正比關(guān)系；（2）使結(jié)構(gòu)變形減小。但是彈性穩(wěn)定計(jì)算中，通常不會(huì)對(duì)這一要求進(jìn)行滿足，而非彈性穩(wěn)定計(jì)算方式又均不符合兩原則。

伴隨著新型鋼結(jié)構(gòu)體系的不斷發(fā)展，人們對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出了更高的要求，在具體設(shè)計(jì)過程中，出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的主要因素在于，相關(guān)人士對(duì)新型鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況了解的不夠充分。

3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足穩(wěn)定這一基本要求，穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是實(shí)際設(shè)計(jì)過程中需要主要的主要問題?；诖?，就提出了以下需要遵循的原則，從而為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性提供幫助。

3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖和實(shí)際計(jì)算依照簡圖保持一致

當(dāng)下，在對(duì)單層鋼結(jié)構(gòu)和多層構(gòu)架進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，人們往往不對(duì)構(gòu)架做穩(wěn)定性分析，取而代之的是對(duì)構(gòu)架實(shí)施穩(wěn)定計(jì)算。對(duì)這一方式進(jìn)行使用，需要對(duì)柱計(jì)長度系數(shù)進(jìn)行使用，通過對(duì)此方法的使用，進(jìn)而對(duì)框架柱的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算?；谶@種情況，首先還是要從整體角度出發(fā)，對(duì)框架的整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析，從而使得柱穩(wěn)定計(jì)算和框架穩(wěn)定計(jì)算產(chǎn)生相同的效果。然而，實(shí)際情況卻不容樂觀，通常在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，會(huì)有多種框架形式存在，加之考慮計(jì)算工作的簡化問題，就需要進(jìn)行一些經(jīng)典條件的設(shè)定。對(duì)于單層和多層框架的計(jì)算，相關(guān)規(guī)定中進(jìn)行了長度系數(shù)的提出，從而對(duì)五條基本假定進(jìn)行了使用。在五條假定中，存在這樣一種假定情況，就是：框架柱的全部柱子同時(shí)喪失了穩(wěn)定性，每個(gè)柱子的臨界荷載也同時(shí)實(shí)現(xiàn)。對(duì)這一假定進(jìn)行考慮，結(jié)合實(shí)際情況，計(jì)算各個(gè)主體框架的穩(wěn)定參數(shù)，經(jīng)常使用的方式為簡化方式或者經(jīng)典型方式。面對(duì)此類情況，就要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)結(jié)構(gòu)的情況予以充分的了解，確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與這些假設(shè)相符合，進(jìn)而保證設(shè)計(jì)中的準(zhǔn)確應(yīng)用，確保實(shí)際設(shè)計(jì)效果。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)，鋼架計(jì)算簡圖以及實(shí)際應(yīng)用方式與所依據(jù)的簡圖情況不一致，也可以舉例說明：針對(duì)搖擺柱框架以及橫梁上有較大壓力的框架，如果仍然按照規(guī)范系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，就會(huì)產(chǎn)生安全問題。因此，對(duì)計(jì)算方式進(jìn)行選擇的前提是與局地計(jì)算對(duì)象相統(tǒng)一。

3.2對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造計(jì)算和構(gòu)件穩(wěn)定計(jì)算進(jìn)行配合

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中一個(gè)重要問題就是，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)要確保與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相符合。設(shè)計(jì)時(shí)，傳遞彎矩和不傳遞彎矩節(jié)點(diǎn)之間需要相互連接，同時(shí)賦予其充足的剛度和柔度，盡可能減少桿件偏心等問題的出現(xiàn)。但是，若遇到性能問題，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造經(jīng)常存在不同強(qiáng)度的要求或者對(duì)其提出特殊性分析。以簡支梁為例，對(duì)于不動(dòng)腳支座的位移進(jìn)行制止，僅允許其保持平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以抗彎強(qiáng)度進(jìn)行分析，對(duì)梁的整體進(jìn)行處理過程中，以上要求是難以滿足的。其中的支座，需要進(jìn)行縱軸扭轉(zhuǎn)進(jìn)行制止，并允許梁在水平內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)保持與梁端截面的自由翹曲。

4結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度存在一定差別。因此，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性能方面進(jìn)行全面的了解，防止實(shí)際設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生。設(shè)計(jì)人員需明確一個(gè)概念：伴隨著新結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員如果對(duì)鋼結(jié)構(gòu)性能了解不夠，會(huì)導(dǎo)致構(gòu)建出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，進(jìn)而影響整體結(jié)構(gòu)的安全。