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【摘 要】 近年来，工程上不断出现了一些新型的结构，但是作为结构设计人员对却对这方面的知识知之甚少，导致钢构件和结构出现了失稳的现象。因此本文从钢结构稳定性设计的基本概念出发，对于其结构设计中的优势和不足进行了全面地分析，最后笔者总结了自己对于钢结构稳定性设计的几点体会，希望对大家能有所帮助。
【关键词】 钢结构;失稳;强度;稳定性设计;优势与不足;分析
钢结构的优点比较多，比如强度高、自重轻、工业化程度高等，因此在建筑工程中的应用比较广泛。然而，鋼结构也有一定的结构失稳问题，在进行钢结构设计时一旦稍不留意，就会造成严重的财产损失、人员伤亡的事故。因此，钢结构的稳定性设计是关键，结构设计要进行充分地分析研究，避免结构设计过程中的结构缺陷，确保工程的质量安全，杜绝伤亡事故的发生。
一、钢结构稳定性设计的基本概念
1.强度与稳定的区别
强度是属于应力问题，指单个构件或结构在稳定平衡状态下由荷载引起的最大应力（或内力）是否在建筑材料极限强度的允许范围内。极限强度的取值因材料的特性不同而异，对于钢材来说是以其屈服点为强度取值。而稳定是一个变形问题，主要是为了找到结构内部抵抗力与外部荷载之间不稳定的平衡状态，即变形开始快速增长而要设法避免进入的状态。比如轴压柱，当失稳时柱上的侧向挠度使柱中产生比较大的附加弯矩，造成柱子的破坏荷载远远不能达到其轴压强度，这样柱子破坏的主要原因便是失稳。
2.钢结构失稳的分类
2.1无平衡分岔，即极值点失稳的问题。如果偏心受压构件采用建筑钢材来进行制作，那么其塑性发展到一定的程度，就会丧失稳定的能力，从而产生极值点失稳问题。
2.2有平衡分岔，即分支点失稳的问题。在对平板中面和直杆轴心受压时的屈曲进行完善的时候，就会产生分支点失稳问题。
2.3跳跃失稳是不同于其他两种类型的钢结构失稳，它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。
3.钢结构设计的基本原则
3.1钢结构整体布置必须符合全部整体以及所有组成部分的稳定性的要求。
当前钢结构大多以平面体系进行设计的，如框架的设计等。为了防止这些平面结构出现失稳问题，必须对钢结构的整体布置进行充分地考虑，通过整体布置，也就是对一些必要的支撑构建进行整体把握与设计，避免出现失稳现象。通过这一点可以充分说明，平面稳定计算与平面结构构建的结构布置必须具有一致性。
3.2各构建之间稳定计算和设计结构中的细部结构必须保持一致。
在处理构造的细部时，设计工作者要对传递弯矩和不传递弯矩的节点连接进行一定的要求，均应对其所具备的刚度和柔度进行充分地考虑，另外还要对桁架点的位置加强注意，尽可能使杆件的偏心得以减少，一旦其构造不满足强度要求或者需要对特殊情况进行特殊考虑，涉及到构件的稳定性能时，就必须对其进行综合全面的考虑。
4.钢结构稳定设计的特点
4.1整体的稳定性分析：杆件是否能够保持稳定涉及到结构的整体。稳定性分析必须着眼于整体。
4.2失稳和整体刚度：现行通用的轴心压杆的稳定计算法中比较规范的是折减系数法和临界压力求解法。
4.3稳定计算的其它特点：在弹性稳定计算中，除过要对结构的整体性进行考虑外，还需要重视一些其他的特点。第一，需要进行二阶分析，对于柔性构件进行这种分析更为重要，因为柔性构件的大变形量对结构内力的影响是不可忽视的;第二，应力迭加原理应用时应该注意的问题。不能应用其计算弹性稳定，这是由于应用迭加原理应该以胡克定律变成正比和很小的结构变形作为材料的两个条件。而一般情况下，计算弹性稳定时不符合第二个条件，计算非弹性稳定则均不符合两个条件。随着新型钢结构体系的快速发展，我们应该不断提高对稳定性问题的研究要求，在设计过程中结构失稳问题出现的另一个重要原因就是我们在新型结构稳定方面的知识比较欠缺，这也是目前钢结构稳定性研究中出现的问题。因此，对于钢结构设计中的一些基本概念应该进行明确地了解，这样可以帮助我们更好地处理设计中的稳定问题。
二、钢结构建筑的优势和不足分析
1.建筑钢结构的优势
1.1钢结构具有延性好、自重轻的特点。
在建筑中;应用钢结构，抗震优势就可以很好的得到突出。因为钢结构延性良好可以对地震效应产生很好的缓冲作用。同时由于钢结构具有较小的总质量，自然地震力效应就会很小。通常在混凝土施工过程中需要将管道通过梁底，这样所占用的空间就比较大，就会减少楼层的净高。而使用钢结构可以使各楼层之间的净高效果得到有效地提高。另外，相比于传统“肥梁胖柱”才能建造出开间较大的结构，钢结构的特点是轻质高强，可以很容易就实现大跨结构和复杂结构，从而有效达到开放式住宅的建造目的。
1.2钢结构建筑具有地域应用优势。
相比于与其他的结构，钢结构具有比较快的施工速度，这一特点可以有效弥补西部地区冬季施工时间较长的缺陷，从而使施工周期得以缩短，并且在施工过程中可以有效地减少温度等问题，使施工质量得到保障。
1.3钢结构建筑具有较好的保温性能。
北方地区冬季室内采暖期比较差，部分地区甚至达到了半年的时间，从而要求相对比较高的外墙保温措施。相比于传统砖墙结构，钢结构的墙体使用的是相配套的建筑板材，具有良好的保温性能，从而可以使北方用户居住的基本需求得以满足，同时对于建筑节能的发展趋势也有一定的促进作用。
2.建筑钢结构的不足
因其所具有的优势，钢结构的应用比较广泛，同时住宅的钢结构化对于国内住宅产业化的发展具有明显地促进作用，特别是钢结构所具有的的环保性能，对于当今世界所倡导的可持续发展方向和基本额需求能够很好地满足，带来了良好的社会效益。然而，钢结构也有着一定的不足，比如钢材本身耐腐蚀性和耐火性比较差，因此在使用过程必须加强对其防护工作的开展力度，且与钢筋混凝土结构的防护工作的费用相比高出很多。尽管钢材本身具有一定的耐热性，但一旦温度达到150℃，必须采用隔热层对钢结构进行保护。钢材的缺点是不耐火，因此必须采取相应的防火措施对一些重要结构进行保护。钢材具有强度高的特点，多数构建壁的截面小而且比较薄，所以在受压时经常为了达到强度和稳定之间的最优，使稳定要求得以满足时，就不能充分地发挥强度的作用等。
三、钢结构稳定性设计的几点体会
1.目前，在设计钢结构时，大多利用钢结构计算机软件来计算结构的受力情况，可以借助程序自动完成整体的稳定性以及结构和构件的平面内强度计算，在计算结构和构件平面外的稳定性和强度时，就需要设计者再进行分析、计算和设计。这时，可以按照标高将整个结构向多个不同布置形式的结构体系进行分解，在不同的水平荷载作用下，计算结构体系的稳定性和强度。
2.受弯钢构件有两种局部板件的稳定方式：一种是在构件整体失效前允许板件屈曲，对于其屈曲后的强度加以利用，局部屈曲后的有效截面可以确定构件的承载能力;另一种是将屈曲作为承载能力的极限状态，通过限制板件的宽厚比，使其屈曲不发生在构件整体失效前。
如果对于屈曲后强度的梁的局部稳定不进行考虑，可以在梁上设置加劲肋，纵向或横向都可以，这样可以使梁的局部稳定问题得以解决，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）的规定对加劲肋进行设置;对于组合梁腹板计算屈曲后的强度时，可以执行《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第4.4的规定。
3.轴心受压构件和压弯构件有两种局部稳定方式：一种是对翼缘板自由外伸的厚度和宽度的比值加以控制;另一种是对腹板计算的厚度与高度的比值加以控制。圆管截面的受压构件应该对其壁厚与外径的比值加以控制，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第5.4的规定对加劲肋进行设置。
四、结语
综上所述，钢结构的稳定性问题与强度问题具有一定的区别。在钢结构的具体设计过程中，设计人员应该对结构和构件的稳定性能进行全面地了解，避免结构和构件失稳造成损失。通过对钢结构失稳问题的分析与研究，不断地完善钢结构稳定性设计的理论知识。
参考文献：
[1] GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].
[2]陈绍蕃.钢结构稳定设计指南.中国建筑工业出版社，1995.
[3]虞芳.考虑随机参数影响的空间结构稳定性分析.硕士论文，同济大学，1997.
【关键词】 钢结构;失稳;强度;稳定性设计;优势与不足;分析
钢结构的优点比较多，比如强度高、自重轻、工业化程度高等，因此在建筑工程中的应用比较广泛。然而，鋼结构也有一定的结构失稳问题，在进行钢结构设计时一旦稍不留意，就会造成严重的财产损失、人员伤亡的事故。因此，钢结构的稳定性设计是关键，结构设计要进行充分地分析研究，避免结构设计过程中的结构缺陷，确保工程的质量安全，杜绝伤亡事故的发生。
一、钢结构稳定性设计的基本概念
1.强度与稳定的区别
强度是属于应力问题，指单个构件或结构在稳定平衡状态下由荷载引起的最大应力（或内力）是否在建筑材料极限强度的允许范围内。极限强度的取值因材料的特性不同而异，对于钢材来说是以其屈服点为强度取值。而稳定是一个变形问题，主要是为了找到结构内部抵抗力与外部荷载之间不稳定的平衡状态，即变形开始快速增长而要设法避免进入的状态。比如轴压柱，当失稳时柱上的侧向挠度使柱中产生比较大的附加弯矩，造成柱子的破坏荷载远远不能达到其轴压强度，这样柱子破坏的主要原因便是失稳。
2.钢结构失稳的分类
2.1无平衡分岔，即极值点失稳的问题。如果偏心受压构件采用建筑钢材来进行制作，那么其塑性发展到一定的程度，就会丧失稳定的能力，从而产生极值点失稳问题。
2.2有平衡分岔，即分支点失稳的问题。在对平板中面和直杆轴心受压时的屈曲进行完善的时候，就会产生分支点失稳问题。
2.3跳跃失稳是不同于其他两种类型的钢结构失稳，它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。
3.钢结构设计的基本原则
3.1钢结构整体布置必须符合全部整体以及所有组成部分的稳定性的要求。
当前钢结构大多以平面体系进行设计的，如框架的设计等。为了防止这些平面结构出现失稳问题，必须对钢结构的整体布置进行充分地考虑，通过整体布置，也就是对一些必要的支撑构建进行整体把握与设计，避免出现失稳现象。通过这一点可以充分说明，平面稳定计算与平面结构构建的结构布置必须具有一致性。
3.2各构建之间稳定计算和设计结构中的细部结构必须保持一致。
在处理构造的细部时，设计工作者要对传递弯矩和不传递弯矩的节点连接进行一定的要求，均应对其所具备的刚度和柔度进行充分地考虑，另外还要对桁架点的位置加强注意，尽可能使杆件的偏心得以减少，一旦其构造不满足强度要求或者需要对特殊情况进行特殊考虑，涉及到构件的稳定性能时，就必须对其进行综合全面的考虑。
4.钢结构稳定设计的特点
4.1整体的稳定性分析：杆件是否能够保持稳定涉及到结构的整体。稳定性分析必须着眼于整体。
4.2失稳和整体刚度：现行通用的轴心压杆的稳定计算法中比较规范的是折减系数法和临界压力求解法。
4.3稳定计算的其它特点：在弹性稳定计算中，除过要对结构的整体性进行考虑外，还需要重视一些其他的特点。第一，需要进行二阶分析，对于柔性构件进行这种分析更为重要，因为柔性构件的大变形量对结构内力的影响是不可忽视的;第二，应力迭加原理应用时应该注意的问题。不能应用其计算弹性稳定，这是由于应用迭加原理应该以胡克定律变成正比和很小的结构变形作为材料的两个条件。而一般情况下，计算弹性稳定时不符合第二个条件，计算非弹性稳定则均不符合两个条件。随着新型钢结构体系的快速发展，我们应该不断提高对稳定性问题的研究要求，在设计过程中结构失稳问题出现的另一个重要原因就是我们在新型结构稳定方面的知识比较欠缺，这也是目前钢结构稳定性研究中出现的问题。因此，对于钢结构设计中的一些基本概念应该进行明确地了解，这样可以帮助我们更好地处理设计中的稳定问题。
二、钢结构建筑的优势和不足分析
1.建筑钢结构的优势
1.1钢结构具有延性好、自重轻的特点。
在建筑中;应用钢结构，抗震优势就可以很好的得到突出。因为钢结构延性良好可以对地震效应产生很好的缓冲作用。同时由于钢结构具有较小的总质量，自然地震力效应就会很小。通常在混凝土施工过程中需要将管道通过梁底，这样所占用的空间就比较大，就会减少楼层的净高。而使用钢结构可以使各楼层之间的净高效果得到有效地提高。另外，相比于传统“肥梁胖柱”才能建造出开间较大的结构，钢结构的特点是轻质高强，可以很容易就实现大跨结构和复杂结构，从而有效达到开放式住宅的建造目的。
1.2钢结构建筑具有地域应用优势。
相比于与其他的结构，钢结构具有比较快的施工速度，这一特点可以有效弥补西部地区冬季施工时间较长的缺陷，从而使施工周期得以缩短，并且在施工过程中可以有效地减少温度等问题，使施工质量得到保障。
1.3钢结构建筑具有较好的保温性能。
北方地区冬季室内采暖期比较差，部分地区甚至达到了半年的时间，从而要求相对比较高的外墙保温措施。相比于传统砖墙结构，钢结构的墙体使用的是相配套的建筑板材，具有良好的保温性能，从而可以使北方用户居住的基本需求得以满足，同时对于建筑节能的发展趋势也有一定的促进作用。
2.建筑钢结构的不足
因其所具有的优势，钢结构的应用比较广泛，同时住宅的钢结构化对于国内住宅产业化的发展具有明显地促进作用，特别是钢结构所具有的的环保性能，对于当今世界所倡导的可持续发展方向和基本额需求能够很好地满足，带来了良好的社会效益。然而，钢结构也有着一定的不足，比如钢材本身耐腐蚀性和耐火性比较差，因此在使用过程必须加强对其防护工作的开展力度，且与钢筋混凝土结构的防护工作的费用相比高出很多。尽管钢材本身具有一定的耐热性，但一旦温度达到150℃，必须采用隔热层对钢结构进行保护。钢材的缺点是不耐火，因此必须采取相应的防火措施对一些重要结构进行保护。钢材具有强度高的特点，多数构建壁的截面小而且比较薄，所以在受压时经常为了达到强度和稳定之间的最优，使稳定要求得以满足时，就不能充分地发挥强度的作用等。
三、钢结构稳定性设计的几点体会
1.目前，在设计钢结构时，大多利用钢结构计算机软件来计算结构的受力情况，可以借助程序自动完成整体的稳定性以及结构和构件的平面内强度计算，在计算结构和构件平面外的稳定性和强度时，就需要设计者再进行分析、计算和设计。这时，可以按照标高将整个结构向多个不同布置形式的结构体系进行分解，在不同的水平荷载作用下，计算结构体系的稳定性和强度。
2.受弯钢构件有两种局部板件的稳定方式：一种是在构件整体失效前允许板件屈曲，对于其屈曲后的强度加以利用，局部屈曲后的有效截面可以确定构件的承载能力;另一种是将屈曲作为承载能力的极限状态，通过限制板件的宽厚比，使其屈曲不发生在构件整体失效前。
如果对于屈曲后强度的梁的局部稳定不进行考虑，可以在梁上设置加劲肋，纵向或横向都可以，这样可以使梁的局部稳定问题得以解决，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）的规定对加劲肋进行设置;对于组合梁腹板计算屈曲后的强度时，可以执行《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第4.4的规定。
3.轴心受压构件和压弯构件有两种局部稳定方式：一种是对翼缘板自由外伸的厚度和宽度的比值加以控制;另一种是对腹板计算的厚度与高度的比值加以控制。圆管截面的受压构件应该对其壁厚与外径的比值加以控制，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）第5.4的规定对加劲肋进行设置。
四、结语
综上所述，钢结构的稳定性问题与强度问题具有一定的区别。在钢结构的具体设计过程中，设计人员应该对结构和构件的稳定性能进行全面地了解，避免结构和构件失稳造成损失。通过对钢结构失稳问题的分析与研究，不断地完善钢结构稳定性设计的理论知识。
参考文献：
[1] GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].
[2]陈绍蕃.钢结构稳定设计指南.中国建筑工业出版社，1995.
[3]虞芳.考虑随机参数影响的空间结构稳定性分析.硕士论文，同济大学，1997.