鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)心得

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)心得

河北省石油化工設(shè)計(jì)院有限公司天津分公司

摘要：穩(wěn)定問(wèn)題一直是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一,鋼結(jié)構(gòu)體系的廣泛應(yīng)用凸顯了穩(wěn)定問(wèn)題研究的重要性和緊迫性。由于鋼結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)、建造以及使用當(dāng)中存在著許多不確定性因素，筆者結(jié)合工作中的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)，框架，穩(wěn)定性，失穩(wěn)。

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)具有和強(qiáng)度問(wèn)題不同的特點(diǎn)，在以往的設(shè)計(jì)中，遇到的問(wèn)題多是小型鋼平臺(tái)，因荷載較小，高度較低，只要滿足強(qiáng)度要求，一般不會(huì)失穩(wěn)。在近幾年的學(xué)習(xí)及工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，認(rèn)識(shí)到保證結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定及其構(gòu)件自身的穩(wěn)定是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中極其重要的內(nèi)容。

經(jīng)過(guò)查閱大量鋼結(jié)構(gòu)資料，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)建立起了明確概念，下面是學(xué)習(xí)后總結(jié)的幾點(diǎn)體會(huì)。

1.結(jié)構(gòu)整體布置必須考慮整個(gè)體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。

目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來(lái)設(shè)計(jì)的，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出現(xiàn)平面外失穩(wěn)，需要通過(guò)結(jié)構(gòu)整體布置來(lái)解決，亦即設(shè)置必要的支撐構(gòu)件。這就是說(shuō)，平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面外穩(wěn)定計(jì)算必須和結(jié)構(gòu)布置相一致。例如，大跨度過(guò)路管架，一般需要做成桁架的型式，而用PKPM進(jìn)行桁架的設(shè)計(jì)時(shí)，一般只是拿出桁架的一榀來(lái)進(jìn)行平面內(nèi)構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算，桁架的平面外穩(wěn)定則需要通過(guò)在上下弦分別加設(shè)鋼橫梁及水平支撐來(lái)保證。

2．結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和實(shí)用計(jì)算方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖相一致，這對(duì)框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算十分重要。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中很大一部分條文都與穩(wěn)定問(wèn)題有關(guān)，遵循這些條文規(guī)定，對(duì)防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，當(dāng)然是必不可少的。然而，僅按規(guī)范條文來(lái)處理穩(wěn)定問(wèn)題還很不夠，我們尚需對(duì)條文的規(guī)定有一定深度理解，并且各種因素對(duì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件穩(wěn)定性能的影響也應(yīng)進(jìn)行考慮。結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和實(shí)用計(jì)算方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖相一致，這對(duì)框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算十分重要。在設(shè)計(jì)單層和多層框架結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)常不作框架穩(wěn)定性分析，而是代之以框架柱的穩(wěn)定性計(jì)算。在采用這種方法時(shí)，計(jì)算框架柱穩(wěn)定時(shí)，用到的柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ，自應(yīng)通過(guò)框架整體穩(wěn)定分析得出，才能使柱穩(wěn)定計(jì)算等效于框架穩(wěn)定計(jì)算，然而，實(shí)際框架多種多樣，而設(shè)計(jì)中為

了簡(jiǎn)化計(jì)算工作，需要設(shè)定一些典型條件�！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)單層和多層框架給出的長(zhǎng)度系數(shù)μ采用了五條基本假定，其中，包括：“框架中所有柱子是同時(shí)喪失穩(wěn)定的，即各柱同時(shí)達(dá)到其臨近荷載�！卑凑者@條假定，框架各柱的穩(wěn)定參數(shù)φhP/E應(yīng)保持常數(shù)。對(duì)于最簡(jiǎn)單的單層單跨框架來(lái)說(shuō)，就是以對(duì)稱框架作為典型框架。如果結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，或者荷載不對(duì)稱，甚至二者都不對(duì)稱，柱的實(shí)際計(jì)算長(zhǎng)度將不同于典型框架。在非對(duì)稱情況下，以單層單跨框架來(lái)說(shuō)，左柱受力為P1，右柱受力為P2，當(dāng)P1>P2時(shí)，左柱趨于先失穩(wěn)。但是，左柱失穩(wěn)而側(cè)移時(shí)，必然要帶動(dòng)右柱一起側(cè)移，而右柱這時(shí)還未達(dá)臨界狀態(tài)，必將對(duì)側(cè)移起阻止作用，從而使左柱推遲失穩(wěn)。這就是說(shuō)，框架失穩(wěn)是結(jié)構(gòu)的總體問(wèn)題。由于整體性，左柱得到右柱的支持，它的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)小于規(guī)范給出的數(shù)值。另一方面，右柱要對(duì)左柱提供約束，它的任務(wù)加重，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)大于規(guī)范給出的數(shù)值，其結(jié)果是兩根相同的柱在不同荷載作用下，同時(shí)失穩(wěn)。非對(duì)稱的單層單跨框架的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)可以由把規(guī)范給出的μ系數(shù)乘以一個(gè)修正系數(shù)的辦法來(lái)獲得。

對(duì)單層多跨等高框架來(lái)說(shuō)，φ為常數(shù)，相當(dāng)于各柱的P/I相同，圖1所示各柱的Pi/Ii不相同的框架，按規(guī)范算得的各柱的μ系數(shù)就不能完全反映框架失穩(wěn)的實(shí)際情況，需要作出適當(dāng)?shù)男拚�。�?jiǎn)化的修正方法是，對(duì)按規(guī)范得出的μi系數(shù)乘以修正系數(shù)β，從而得出各柱

IiPiTPi的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μimβμi式中TIi/Mi

2

圖1參數(shù)Φ不同的單層框架

P1P2P3

I1I2I3P1/I1P2/I2P3/I

多層框架在柱φ不相等時(shí)也有μ系數(shù)修正問(wèn)題，框架計(jì)算簡(jiǎn)圖和實(shí)用方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖不一致的情況，還有搖擺柱的框架，這種情況若按規(guī)范μ系數(shù)計(jì)算都會(huì)導(dǎo)致不安全的后果。

搖擺柱是指上下端均為鉸接，且用鉸支橫梁連于剛性節(jié)點(diǎn)的框架如圖2所示。搖擺柱和

框架ABCD連成一體后，并沒(méi)有給框架增加新的側(cè)向剛度，但是整個(gè)體系卻增加了新荷載P1.。因此，框架ABCD的側(cè)向剛度不僅要能抵抗本身荷載P1和P2的失穩(wěn)作用，還要加上搖擺柱上的荷載P1的作用。如果在確定AB柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ時(shí)仍用一般方法，則柱的截面將偏小，解決的辦法是把按不考慮搖擺柱影響的μ系數(shù)修正為μ=μ1+n。式中nP1/P1P2為搖擺柱的荷載和剛接框架的總荷載之比。

P1IbP2P3

BC

IcIc

AD

圖2附有搖擺柱的框架

3.設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算必須相互配合，使二者有一致性。結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)相符，對(duì)要求傳遞彎矩和不要求傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)連接，應(yīng)分別賦予它足夠的剛度和柔度，當(dāng)涉及穩(wěn)定性能時(shí)，構(gòu)造上時(shí)常有不同于強(qiáng)度的要求或特殊考慮。對(duì)簡(jiǎn)支粱就抗彎強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，對(duì)不動(dòng)鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時(shí)允許在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。然而在處理梁整體穩(wěn)定時(shí)上述要求就不夠了。支座還需能夠阻止粱繞縱軸扭轉(zhuǎn)，同時(shí)允許梁在水平平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和梁端截面自由翹曲，以符合穩(wěn)定分析所采取的邊界條件。支座采用端板式，上翼緣有窄板連于支承結(jié)構(gòu)，從而有效防止扭轉(zhuǎn)。為了使梁端在自身平面內(nèi)少受約束，可以把窄板的螺栓孔做成長(zhǎng)圓型。梁端雖有端板，對(duì)該截面翹曲的約束作用不大。高度不大的梁端加勁肋能夠有效防止梁端的扭轉(zhuǎn)，可以省去上翼緣的連接板。但是，既無(wú)上翼連接板又無(wú)端加勁肋，梁產(chǎn)生側(cè)移和扭轉(zhuǎn)時(shí)，梁端不能保持不扭，則梁的整體穩(wěn)定承載能力要比按規(guī)范φb系數(shù)算地要低�！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)范在第4.2.1和第4.2.2條都注明“應(yīng)采取措施以防止梁端截面的扭轉(zhuǎn)”。

正確進(jìn)行梁整體穩(wěn)定計(jì)算，涉及的構(gòu)造問(wèn)題很多�！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)范所規(guī)定的整

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體穩(wěn)定系數(shù)φb適用于等截面的梁包括簡(jiǎn)支梁和懸臂梁。因此，凡截面變化的梁和端部（或其他部位）有削弱的梁規(guī)范的系數(shù)φb系數(shù)都不適用。從梁的抗彎強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，當(dāng)彎矩圖變化時(shí)梁截面可以相應(yīng)變化，但是，如果設(shè)計(jì)時(shí)是梁整體穩(wěn)定控制截面，則梁截面不宜變化。

在梁格系中，當(dāng)次梁和主梁表面平齊時(shí)，次梁端部需要切去一部分上翼緣和腹板。這種端部削弱的連接方式不僅使梁端一段內(nèi)截面積減小，并且還造成上翼緣端部可以側(cè)向移動(dòng)的局面。如果次梁跨度小而削弱范圍相對(duì)較長(zhǎng)，則次梁整體穩(wěn)定承載力下降相當(dāng)多。雖然，工程中常見(jiàn)的情況是梁格上面鋪有鋼筋混凝土板并與梁牢固連接，使梁整體穩(wěn)定得到保證，但有時(shí)遇到不設(shè)鋼性鋪板的梁格的可能性。有時(shí)，端部削弱的次梁整體穩(wěn)定性即需專門(mén)計(jì)算。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們?cè)O(shè)計(jì)人員應(yīng)該明確知道結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性能，以免在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)生不必要的失穩(wěn)損失�？傊�，熟悉這些特點(diǎn)對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)是十分有益的，深入理解這些特點(diǎn)有助于設(shè)計(jì)出既能保證穩(wěn)定而又經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.科學(xué)出版社.201*.23-25.

[2]陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)指南.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1995.

擴(kuò)展閱讀：鋼結(jié)構(gòu)課程專題報(bào)告論文：淺析鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題及其研究

鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)課程專題報(bào)告

淺析鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題及其研究

1緒論

本文站在如何提高鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)角度，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)體系，通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)、鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀、鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究中存在的問(wèn)題的闡述分析，提出了在建筑結(jié)構(gòu)中提高鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的設(shè)計(jì)三原則。

2課題背景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種鋼體工程建筑相繼建設(shè)而成。鋼體建筑已成為推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)快速發(fā)展的新型坐標(biāo)。而在鋼結(jié)構(gòu)體系中，穩(wěn)定性設(shè)計(jì)就成為了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的突出問(wèn)題，穩(wěn)定設(shè)計(jì)這個(gè)問(wèn)題把握不好，將會(huì)造成嚴(yán)重的損失。在現(xiàn)代工程史上不乏因失穩(wěn)而造成的鋼結(jié)構(gòu)事故，給社會(huì)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。日本愛(ài)知縣的東河文化館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，平面72m×90m,突然于1994年破壞而落地，破壞起因可能是壓桿屈曲。1998年澳大利亞一商務(wù)平臺(tái)的屋蓋結(jié)構(gòu)塌落，1996年韓國(guó)某體育場(chǎng)看臺(tái)屋蓋塌落，這兩次事故都和沒(méi)有設(shè)置適當(dāng)?shù)奈膿斡兄苯右蛩�。從以上發(fā)生的事故可以得出，鋼結(jié)構(gòu)體系中的穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題，一旦出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故，不但對(duì)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的損失，而且會(huì)造成人員的傷亡。

3鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

3.1鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)

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3.1.1鋼結(jié)構(gòu)重量輕、抗震性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)

鋼結(jié)構(gòu)是以工廠化生產(chǎn)的鋼梁、鋼柱為骨架，它與同面積的建筑樓層相比，鋼結(jié)構(gòu)樓的重量可減輕近30％。同時(shí)，由于鋼材具有較強(qiáng)的延展性，能較好地消除地震波力，防震性能好，尤其適用于高層建筑。

3.1.2鋼結(jié)構(gòu)建筑占地面積小，具有良好的空間感

鋼結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計(jì)中可以具有更好的空間靈活性、開(kāi)放性、使在施工中占居面積小，樓內(nèi)空間的靈活性和自由度為建筑師和結(jié)構(gòu)師提供更多設(shè)計(jì)思維。

3.2鋼結(jié)構(gòu)體系的劣勢(shì)

3.2.1鋼結(jié)構(gòu)中的失穩(wěn)性

鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)主要是指支撐問(wèn)題，支撐問(wèn)題往往被設(shè)計(jì)者或施工者所忽視，這也是造成整體失穩(wěn)的原因之一。在吊裝中由于吊點(diǎn)位置的不同，桁架或網(wǎng)架的桿件受力可能變號(hào)，造成失穩(wěn)；腳手架傾覆、坍塌或變形大多是因?yàn)檫B桿不足、沒(méi)有支撐造成的。

3.2.2鋼結(jié)構(gòu)中的腐蝕性

鋼結(jié)構(gòu)中鋼材的抗腐蝕性能較差，同樣是直接影響鋼結(jié)構(gòu)劣勢(shì)之一。室內(nèi)外環(huán)境的濕度較大、有侵蝕性介質(zhì)中，會(huì)較快地生銹腐蝕，削弱了構(gòu)件的承載力。

我國(guó)對(duì)鋼筋混凝土屋架、木屋架、鋼木屋架和鋼屋架等的事故統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，鋼屋架出現(xiàn)倒塌事故占38．62％，而由于腐蝕并缺乏維修的原因占比重很大。

4鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀

近二三十年來(lái),高強(qiáng)度鋼材的使用,施工技術(shù)的發(fā)展以及電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使鋼結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和廣泛應(yīng)用成為可能。鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們關(guān)注的研究領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)幾十年的研究,已取得不少研究成果。

迄今為止,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的理論問(wèn)題的研究已較多,基于各種數(shù)值分析的穩(wěn)定分析已較成熟。但對(duì)構(gòu)件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的相互作用的理論和設(shè)計(jì)應(yīng)用上還有待進(jìn)行深入的研究。

由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)破壞的重要原因,所以網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是一個(gè)非常重要的問(wèn)題,正確的進(jìn)行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)尤其是單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)是保證網(wǎng)殼的安全性的關(guān)鍵。自六十年代以來(lái),網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的非線性穩(wěn)定性分析一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們努力研究的領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外的許多研究人員對(duì)此進(jìn)行了多方面的理論分析和研究,各種方法的研究如牛頓-拉斐遜迭代法、弧長(zhǎng)法、廣義逆法、人工彈簧法、自動(dòng)求解技術(shù)、能量平衡技術(shù)等,使得跟蹤屈服問(wèn)題全過(guò)程,得到結(jié)構(gòu)的下降段曲線成為可能。國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也進(jìn)行了大量研究。在國(guó)外研究的基礎(chǔ)上,通過(guò)精確化的理論表達(dá)式、合理的路徑平衡跟蹤技術(shù)及迭代策略,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的幾何非線性全過(guò)程分析,取得了規(guī)律性的成果。同時(shí)利用隨機(jī)缺陷模態(tài)法和一致缺陷模態(tài)法兩種方法,對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)各種初始缺陷的影響進(jìn)行研究,較好地描述了結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載過(guò)程。也有一些學(xué)者進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)方面的研究,對(duì)不同分析方法的有效性和精確性進(jìn)行了說(shuō)明,對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力失穩(wěn)機(jī)理、穩(wěn)定準(zhǔn)則、動(dòng)力后屈曲等問(wèn)題進(jìn)行了研究。對(duì)于象網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)這類缺陷性

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敏感結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)和地震作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性研究,由于涉及穩(wěn)定理論和震動(dòng)理論,所以難度較大,目前研究成果還很有限。

大跨度網(wǎng)架拱結(jié)構(gòu)作為一種新的大跨度結(jié)構(gòu),其穩(wěn)定性方面的研究成果很少。一些研究人員采用非線性有限元理論對(duì)大跨度網(wǎng)架拱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了全過(guò)程跟蹤,得出一些具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論。斜拉空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是一種新型的雜交空間結(jié)構(gòu),目前對(duì)其研究的深度和廣度還很有限。外斜拉單層網(wǎng)殼的穩(wěn)定性也需要進(jìn)一步研究。已有研究將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對(duì)柱子的支撐作用及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對(duì)斜拉索在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面的約束簡(jiǎn)化為等效彈簧,對(duì)柱子的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,得出了一些比較合理的結(jié)論。預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系也是目前應(yīng)用越來(lái)越多的一種新型結(jié)構(gòu)體系,這種體系的系統(tǒng)理論研究在很大程度上滯后于實(shí)際應(yīng)用,特別是預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性的研究未引起足夠重視,研究成果還十分有限。預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)體系在工作狀態(tài)外荷載的作用下也可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。

一些研究人員對(duì)結(jié)構(gòu)的體系性質(zhì)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性判定方法進(jìn)行了研究并對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算提出了兩種方法-直接驗(yàn)算法和穩(wěn)定設(shè)計(jì)法,,為進(jìn)一步研究提供了一些理論指導(dǎo)。

另外,也有學(xué)者從整體穩(wěn)定的角度對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行了研究,并得出了一些不錯(cuò)的成果。

5鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究中存在的問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究雖然取得了一定的進(jìn)展,但也存在一些不容忽視的問(wèn)題:(1)目前在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究中,梁-柱單元理論已成為主要的研究工具。但梁-柱單元是否能真實(shí)反映網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)還很難說(shuō),雖然有學(xué)者對(duì)梁-柱單元進(jìn)行過(guò)修正,但是還很不夠,主要問(wèn)題在于如何反映軸力和彎矩的耦合效應(yīng)。

(2)在大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的相互關(guān)系也是一個(gè)值得探討的問(wèn)題,目前大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中取一個(gè)統(tǒng)一的穩(wěn)定安全系數(shù),未反映整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)性。

(3)預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定設(shè)計(jì)理論還很不完善,目前還沒(méi)有一個(gè)完整合理的理論體系來(lái)分析預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。

(4)鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性研究中存在許多隨機(jī)因素的影響,目前結(jié)構(gòu)隨機(jī)影響分析所處理的問(wèn)題大部分局限于確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)、隨機(jī)荷載輸入這樣一個(gè)格局范圍,而在實(shí)際工程中,由于結(jié)構(gòu)參數(shù)的不確定性,會(huì)引起結(jié)構(gòu)響應(yīng)的顯著差異。所以應(yīng)著眼于考慮隨機(jī)參數(shù)的結(jié)構(gòu)極值失穩(wěn)、干擾型屈曲、跳躍型失穩(wěn)問(wèn)題的研究。

6鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)原則

根據(jù)鋼體實(shí)際穩(wěn)定設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，針對(duì)性提出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三項(xiàng)原則，以從更加深入的方面來(lái)闡明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性原則。

6.1結(jié)構(gòu)整體布置必須嚴(yán)把細(xì)節(jié)體系的穩(wěn)定性規(guī)范

現(xiàn)今，鋼結(jié)構(gòu)是按照建筑平面體系來(lái)設(shè)計(jì)的，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布置來(lái)解決，亦即設(shè)計(jì)必要的支撐構(gòu)件。這就是說(shuō)，平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面穩(wěn)定計(jì)算必須和結(jié)構(gòu)布置相一致。就如上述的19９8年澳

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大利亞商務(wù)平臺(tái)屋蓋結(jié)構(gòu)塌落，1996年韓國(guó)某體育場(chǎng)看臺(tái)屋蓋塌落，這兩次事故都和沒(méi)有設(shè)置適當(dāng)?shù)闹�撐而造成出平面失穩(wěn)。

6.2鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造和構(gòu)件協(xié)調(diào)性的穩(wěn)定計(jì)算要精確核實(shí)，保證兩者的一致性。

結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)相符合，一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中大家都注意的問(wèn)題。對(duì)要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)連接，應(yīng)分別賦與它足夠的剛度和柔度，對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量減少桿件偏心這些都是設(shè)計(jì)者處理構(gòu)造細(xì)部時(shí)必須認(rèn)識(shí)到的。

6.3涉及穩(wěn)定性能時(shí)，構(gòu)造上時(shí)常有不同于強(qiáng)度的要求或特殊考慮。

例如，簡(jiǎn)支梁就抗彎強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，對(duì)不動(dòng)鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時(shí)允許在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。然而在處理梁整體穩(wěn)定時(shí)上述要求就不夠了。支座還需能夠阻止梁繞縱軸扭轉(zhuǎn)，同時(shí)允許梁在水平平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和梁端截面自由翹曲，以符合穩(wěn)定分析所采取的邊界條件。

7結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)體系中穩(wěn)定性設(shè)計(jì)已成為建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)的新型發(fā)展趨勢(shì)。穩(wěn)定問(wèn)題一直是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一,鋼結(jié)構(gòu)體系的廣泛應(yīng)用也使穩(wěn)定問(wèn)題的研究有了快速和全面的發(fā)展。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究將極大地促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的良性發(fā)展，從根本上減少安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。

8參考文獻(xiàn)

[1]譚磊，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題的可靠性研究探討，陜西建筑，201*年1月[2]黃東升，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，東南大學(xué)出版社，201*

[3]林同炎，結(jié)構(gòu)概念和體系，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999[4]利偉忠，淺析鋼體結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定設(shè)計(jì)，科技資訊，201*[5]張耀春，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，高等教育出版社，201*

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