论文部分内容阅读
摘 要：我国的经济发展很快，人们的生活水平也得到了很大的提升，为了提高居住环境的舒适性，人们对建筑设计的质量提出了新的要求。建筑行业的设计人员，一定要努力改进施工技术，还要提高设计的水平。钢结构是建筑结构中一种新型的结构类型，其稳定性比较高，而且具有较强的抗震能力。在建筑设计中应用钢结构类型，可以有效提高建筑使用的安全，也可以满足现代社会，人们对建筑质量的新要求。本文对钢结构稳定性的概念以及设计原则进行了介绍，还对钢结构设计中存在的问题进行了讨论，希望可以有效提高钢结构建筑设计的稳定性。
关键词：钢结构 稳定性 原则 问题 性能
钢结构具有较强的性能，其优良的特性得到了建筑设计人员的青睐，而且在建筑施工中应用范围越来越广。钢结构的自重比较轻，将其应用在建筑设计中，可以节省大量的资源与空间，这也降低了施工的成本，对提高建筑企业的各项效益有着重大帮助。在钢结构设计中，钢材的强度以及施工技术的应用情况，对设计质量有着较大影响，提高钢结构的稳定性，有助于保证钢结构施工技术的有效发挥。钢结构设计中，也存在较多的问题，这不利于提高刚结构的稳定性，下面笔者对钢结构稳定性的相关概念进行简单的介绍。
一、钢结构稳定性的相关概念
1、钢结构稳定性的影响因素
钢结构稳定性包括两方面内容，一方面是指钢结构体系的稳定性，另一方面是指钢结构构件自身的稳定性。影响钢结构稳定性的因素比较多，其中较为主要的是结构体系、构件以及外界环境等。在钢结构体系中，其支撑体系对结构稳定性影响最大，比如钢柱的支撑力，屋架的上弦水平支撑、下弦水平支撑以及垂直支撑等。对于钢结构构件自身来说，构件的长度、截面特征、材料强度以及材料的应力等都会影响其结构的稳定性。另外，外界环境对结构的影响力也比较大，有的设计人员，运用数学模型以及计算公式时，出现了失误，会造成数据存在较大误差，这也会导致结构稳定出现较大偏差。
2、钢结构稳定设计的原则
2.1钢结构中整体与局部的稳定性
在对钢结构进行设计时，一般是以平面体系为出发点，在设计的过程中，要注意构件之间的协调性，还要对框架设计进行优化。在平面结构中，为了防止平面失稳现象的发生，设计人员必须从结构整体布局的角度出发，有针对性的对支撑构件进行优化以及改进。在设计时，要以保证平面结构布置以及稳定性计算一致为原则。
2.2钢结构设计与实际相一致
在钢结构设计时，设计人员必须从实际出发，要做到因地制宜，还要结合工程实际情况，对结构进行优化，提高设计方案的可行性以及合理性。在设计的过程中，设计人员要采用有效的计算公式，对构件以及框架进行准确的测量，这样才能保证细节工作的准确性。在对钢结构单层或者多层框架长度系数进行计算时，需要根据相关假设定理进行對照。在实际工程中，要保证设计简图与实际施工相一致，这样有助于提高施工的质量，也有助于提高钢结构的稳定性。
2.3结构计算和构造设计一致
对于不同的节点连接应设置不同的刚度和柔度，桁架节点应尽量减少杆件偏心。但是涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。处理梁整体稳定时要求不动铰支座的阻止位移和梁绕纵轴扭转，同时允许在平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。掌握钢结构稳定性相关的基本概念可以加强了解稳定设计的薄弱环节，明确设计中应该注意的问题。随着钢结构的不断发展，钢结构的理论研究也有了很大发展，设计者应该在了解基本概念的基础上加强稳定分析的理论知识。新型结构的出现也对设计者提出了更高的要求，要在发展中及时了解稳定研究中存在的问题。
二、钢结构稳定性设计的特点
钢结构的建筑一般稳定性比较高，这与钢结构设计的特点有较大关系，为了提高钢结构设计的质量，需要掌握稳定性设计的特点，比如整体刚度、失稳效应、稳定性计算等等。钢结构的刚度与失稳效应需要根据现行的规章制度进行检测，为了提高钢结构轴心压杆的稳定性，可以通过计算临界压力以及折减系数获得。由于杆件能够保持稳定性是结构整体的性能和承载力综合决定的。杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体，因此钢结构稳定性分析和计算必须从整体进行考量。
另外，在弹性稳定计算中，除了需要整体考虑结构的屈曲性能和强度等指标，还有一些其它特点需要引起重视，二阶分析即是必须要考虑的因素，对于钢结构稳定性也是十分重要的，采用二阶分析发，可以针对大变形、大挠度的钢结构进行较为系统准确的分析计算，而对结构内力产生了不能忽视的影响。
三、钢结构稳定性设计中存在的问题
1、钢结构稳定性受到其构件承载强度的影响，其中也包括构件材料的应力、截面特征等，都对钢结构稳定性产生影响。整体结构的支撑力与抗扭力性能也十分重要，包括在设计建模设计为了对结构进行分析所提的假设、数学模型、边界条件以及目前技术水平难以在计算中反映的种种因素，所导致的理论值与实际承载力出现的差异。都是影响钢结构稳定性的重要因素，这些在稳定性设计时都是必须考虑的。
2、目前钢结构稳定性设计中存在的问题是大跨度结构设计中如何反映轴力和弯矩的耦合效应。一般情况下，大跨度结构设计中取一个稳定安全系数，不一定能真实的反应网壳结构的受力状态，因此，预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善的状况下，整体与局部的稳定性之间的相互作用关系也是值得研究的问题。
3、对于钢结构来说其稳定理论也不是十分完善，而通常人们在设计中时却是从完善的角度思考，很多随即因素并没有考虑进去，就去对其稳定性造成严重的影响。在实际工程施工中，因为大部分局限于结构参数的不确定性，就会引起结构响应的显著差异，所以，钢结构稳定性设计应着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究。才能确保钢结构应用顺利进行。
四、结语
在建筑设计中应用钢结构，具有较多好处，其不但具有较高的强度，还具有较高的稳定性。钢结构设计的稳定性，可以分为两个层面，第一个层面是结构体系的稳定性，另一个层面是建筑构件的稳定性。在建筑设计的过程中，设计人员有时会因为疏忽或者失误，而造成建筑结构失稳。为了避免这一现象的发生，工程监理人员比较对设计方案进行严格的审核，还要保证钢结构构件整体以及局部的稳定性，要运用正确的计算公式以及模型对结构后设计进行优化，还要掌握钢结构设计中存在的问题，这有利于对结构的优化以及完善。
参考文献
[1]张耀春，周绪红.铜结构设计原理[M]京：高等教育出版社，2004：1-2
[2]周绪红，刘永健.轻钢交错桁架结构体系与钢框架的对比分析[J].黑龙江科技信息. 2012
[3]张耀春.武振宇，张文元。值得探讨的若干钢结构稳定问题[J].钢结构工程研究钢结构增刊，2002
关键词：钢结构 稳定性 原则 问题 性能
钢结构具有较强的性能，其优良的特性得到了建筑设计人员的青睐，而且在建筑施工中应用范围越来越广。钢结构的自重比较轻，将其应用在建筑设计中，可以节省大量的资源与空间，这也降低了施工的成本，对提高建筑企业的各项效益有着重大帮助。在钢结构设计中，钢材的强度以及施工技术的应用情况，对设计质量有着较大影响，提高钢结构的稳定性，有助于保证钢结构施工技术的有效发挥。钢结构设计中，也存在较多的问题，这不利于提高刚结构的稳定性，下面笔者对钢结构稳定性的相关概念进行简单的介绍。
一、钢结构稳定性的相关概念
1、钢结构稳定性的影响因素
钢结构稳定性包括两方面内容，一方面是指钢结构体系的稳定性，另一方面是指钢结构构件自身的稳定性。影响钢结构稳定性的因素比较多，其中较为主要的是结构体系、构件以及外界环境等。在钢结构体系中，其支撑体系对结构稳定性影响最大，比如钢柱的支撑力，屋架的上弦水平支撑、下弦水平支撑以及垂直支撑等。对于钢结构构件自身来说，构件的长度、截面特征、材料强度以及材料的应力等都会影响其结构的稳定性。另外，外界环境对结构的影响力也比较大，有的设计人员，运用数学模型以及计算公式时，出现了失误，会造成数据存在较大误差，这也会导致结构稳定出现较大偏差。
2、钢结构稳定设计的原则
2.1钢结构中整体与局部的稳定性
在对钢结构进行设计时，一般是以平面体系为出发点，在设计的过程中，要注意构件之间的协调性，还要对框架设计进行优化。在平面结构中，为了防止平面失稳现象的发生，设计人员必须从结构整体布局的角度出发，有针对性的对支撑构件进行优化以及改进。在设计时，要以保证平面结构布置以及稳定性计算一致为原则。
2.2钢结构设计与实际相一致
在钢结构设计时，设计人员必须从实际出发，要做到因地制宜，还要结合工程实际情况，对结构进行优化，提高设计方案的可行性以及合理性。在设计的过程中，设计人员要采用有效的计算公式，对构件以及框架进行准确的测量，这样才能保证细节工作的准确性。在对钢结构单层或者多层框架长度系数进行计算时，需要根据相关假设定理进行對照。在实际工程中，要保证设计简图与实际施工相一致，这样有助于提高施工的质量，也有助于提高钢结构的稳定性。
2.3结构计算和构造设计一致
对于不同的节点连接应设置不同的刚度和柔度，桁架节点应尽量减少杆件偏心。但是涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。处理梁整体稳定时要求不动铰支座的阻止位移和梁绕纵轴扭转，同时允许在平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。掌握钢结构稳定性相关的基本概念可以加强了解稳定设计的薄弱环节，明确设计中应该注意的问题。随着钢结构的不断发展，钢结构的理论研究也有了很大发展，设计者应该在了解基本概念的基础上加强稳定分析的理论知识。新型结构的出现也对设计者提出了更高的要求，要在发展中及时了解稳定研究中存在的问题。
二、钢结构稳定性设计的特点
钢结构的建筑一般稳定性比较高，这与钢结构设计的特点有较大关系，为了提高钢结构设计的质量，需要掌握稳定性设计的特点，比如整体刚度、失稳效应、稳定性计算等等。钢结构的刚度与失稳效应需要根据现行的规章制度进行检测，为了提高钢结构轴心压杆的稳定性，可以通过计算临界压力以及折减系数获得。由于杆件能够保持稳定性是结构整体的性能和承载力综合决定的。杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体，因此钢结构稳定性分析和计算必须从整体进行考量。
另外，在弹性稳定计算中，除了需要整体考虑结构的屈曲性能和强度等指标，还有一些其它特点需要引起重视，二阶分析即是必须要考虑的因素，对于钢结构稳定性也是十分重要的，采用二阶分析发，可以针对大变形、大挠度的钢结构进行较为系统准确的分析计算，而对结构内力产生了不能忽视的影响。
三、钢结构稳定性设计中存在的问题
1、钢结构稳定性受到其构件承载强度的影响，其中也包括构件材料的应力、截面特征等，都对钢结构稳定性产生影响。整体结构的支撑力与抗扭力性能也十分重要，包括在设计建模设计为了对结构进行分析所提的假设、数学模型、边界条件以及目前技术水平难以在计算中反映的种种因素，所导致的理论值与实际承载力出现的差异。都是影响钢结构稳定性的重要因素，这些在稳定性设计时都是必须考虑的。
2、目前钢结构稳定性设计中存在的问题是大跨度结构设计中如何反映轴力和弯矩的耦合效应。一般情况下，大跨度结构设计中取一个稳定安全系数，不一定能真实的反应网壳结构的受力状态，因此，预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善的状况下，整体与局部的稳定性之间的相互作用关系也是值得研究的问题。
3、对于钢结构来说其稳定理论也不是十分完善，而通常人们在设计中时却是从完善的角度思考，很多随即因素并没有考虑进去，就去对其稳定性造成严重的影响。在实际工程施工中，因为大部分局限于结构参数的不确定性，就会引起结构响应的显著差异，所以，钢结构稳定性设计应着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究。才能确保钢结构应用顺利进行。
四、结语
在建筑设计中应用钢结构，具有较多好处，其不但具有较高的强度，还具有较高的稳定性。钢结构设计的稳定性，可以分为两个层面，第一个层面是结构体系的稳定性，另一个层面是建筑构件的稳定性。在建筑设计的过程中，设计人员有时会因为疏忽或者失误，而造成建筑结构失稳。为了避免这一现象的发生，工程监理人员比较对设计方案进行严格的审核，还要保证钢结构构件整体以及局部的稳定性，要运用正确的计算公式以及模型对结构后设计进行优化，还要掌握钢结构设计中存在的问题，这有利于对结构的优化以及完善。
参考文献
[1]张耀春，周绪红.铜结构设计原理[M]京：高等教育出版社，2004：1-2
[2]周绪红，刘永健.轻钢交错桁架结构体系与钢框架的对比分析[J].黑龙江科技信息. 2012
[3]张耀春.武振宇，张文元。值得探讨的若干钢结构稳定问题[J].钢结构工程研究钢结构增刊，2002