建筑钢结构及其稳定性设计方法.docVIP

建筑钢结构及其稳定性设计方法 苏州六度设计研究院有限公司云南分公司 摘要：随着经济的不断发展和社会的进步，人民的生活水平在不断地提 高，对于居住环境的要求也在不断的变化，为了使人们生活的更加安全和舒适, 我国建筑技术水平逐步提升。在现代的建筑工程中，钢结构因为其自重轻、强度 高的优势，它的稳定性与其他建筑材料相比，更适合用于建筑设计中结构的搭建。 虽然建筑钢结构的稳定性得到了整个行业的认可，但近年来，由于建筑设计等问 题的出现，钢结构的稳定性遭到了质疑，安全事故也频频引发。木文对建筑钢结 构设计出现的问题和缺陷进行了讨论，对钢结构稳定性的提出一些合理的建议, 希望能解决目前稳定性设计中出现的问题，使建筑行业能平稳、安全的发展。 关键词：建筑钢结构；稳定性；设计 一、目前钢结构稳定性设计存在的问题 钢结构设计的稳定性存在不少问题，稳定性受到很多条件的限制，在设 计钢结构时，不仅要考虑到钢结构木身对稳定性的影响，同时也要控制外界因素 对稳定性的干扰。 （一） 构件承受力的强度影响稳定性 在钢结构设计中，构件承载的程度对稳定性产生影响，构建材料的应力、 截面特征也和稳定性相关，在建筑钢结构设计开始时，考虑到支撑力、扭抗力等 因素在假设、模型计算中难以反映，所以理论结果和实际承载力会不同，这些都 是设计时要考虑的条件。 （二） 大跨度结构的设计有缺陷 大跨度结构设计中反映轴力和弯矩的耦合效应有一定难度，这个问题影 响到了稳定性设计。通常情况下，选定的稳定安全系数不能反映网壳结构的受力， 由于预张拉结构体系的设计存在缺陷，导致整体与局部受到影响，稳定性之间的 关系需要进行探讨。 （三）稳定理论不完善 在钢结构稳定性设计中，设计师是从各种条件达到最佳状态的角度去考 虑的，但一些不确定性的因素没冇考虑到，稳定理论不完善，在施工中结构参数 的不确定会直接引起各个方面的结果的变化，为了保证钢结构的施工质量，稳定 性的设计应重视随机参数的考虑。 二、 钢结构失稳的分类 （一） 平衡分岔失稳 平衡分岔失稳是当荷载增加吋，结构维持的平衡状态被打破，出现新的 平衡形式在本质上和原来的平衡状态有差异，稳定性受到破坏不再稳定。具体的 原理是构建截面承受的压力超过了能临界点，构建发生变形，原来的轴心受压平 衡状态被弯曲的状态所取代，这就是平衡分岔失稳。 （二） 极值点失稳 用于建筑的钢材料偏心受压构件，当其塑性超过了本身能承受的程度， 就是失去了稳定性，失稳状态的荷载值等同于构件实际最大荷载值，这是一个渐 变的过程，和平衡分岔失稳不同。 （三） 跳跃失稳 跳跃失稳和上述的失稳类型都不相同，是失稳后一个新的平稳状态取代 了之前的平稳状态，没有平衡分叉点，也不存在极限值。 三、 建筑选择钢结构的原因分析 （一）钢结构的材料特性 钢结构的主要构成是钢材料，和其他的建筑材料相比，它具冇的特性使 之稳定性更好。第一，钢材的可塑性较高，由于构成钢结构的钢材通过冷加工和 热加工的方式成形，使其韧性较好，对于建筑设计中荷载大的地方，能加固它的 整体质量，不会因为荷载人而发生意外断裂。对于建筑中跨度人的构造，钢材极 好的强度也弥补了空缺，除了这些优势，钢结构的抗震能力也很好，这归功于钢 材的延展性和吸力。第二，钢材比其他的建筑材料要轻，和建筑中常用的混凝土 相比，在同样的构造运用中，钢材的重量比混凝土结构要轻3/4或者2/3,对于 施工中的购进和吊用，减轻了工作量，节约了人力、物力资源。第三，钢材能使 建筑设计的实行更有利，因为钢材在制造的过程中，材料元素较为稳定，没有很 大的波动，使生产出来的钢材质地均匀，在可承受力的范围内，受力情况和设计 中力学的计算最为接近，帮助建筑设计趋于科学化，数据更为准确。 钢结构的建筑优点 钢结构在建筑工程上的广泛应用，不仅是因为其自身良好的材料优势, 还有钢结构具有别的建筑结构不具备的特性。第一，钢结构建筑的抗震新能较强， 由于钢结构良好的自重力和延展性，当地震来临时，地震的震感会被钢结构一定 程度的削减，地震的效力也相对减小，这与钢结构的总质量小冇着密切的关系。 第二，钢结构使建筑整体空间感更大，在建筑施工中，钢结构和混凝土奋很大差 别。钢结构的建筑施工时，管道的设置是将梁腹板上打孔，而混凝土结构施工吋， 管道的设置和钢结构明显不同，一般情况下，管道需要通过梁板底部，整体上减 少了楼层的浄高，混凝土结构占据的空间比钢结构多，钢结构可以利用这一特性， 在住宅设计的选择具有多样性，如开放式住宅。 四、钢结构稳定性设计的原则及计算方法 (-)钢结构稳定性的设计基本原则 建筑钢结构的设计，重点在于如何把握稳定性，钢材决定了建筑的强度， 可是强度不等于稳定性，两者要区别开来，首先要分析钢结构不稳定的原因在哪 里，通常钢结构的不稳定是由内外部力的不均