建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点

黄 毅

（广西建工集团第五建筑工程有限责任公司，广西 南宁530003）

钢结构设计除应遵守现行国家标准、规范、规程相关规定之外，还应与建筑设计紧密配合，根据所设计房屋的高度和抗震设防烈度，综合考虑其特点和使用功能、荷载性质、材料供应、制作安装、施工条件等因素，选用抗震和抗风性能好且又经济合理的结构体系。

1 钢结构稳定设计的特点

1.1 钢结构的多样性

由于钢结构稳定性的问题主要表现在钢结构的各种设计之中，特别是对于钢结构相关受压部位，在对其进行设计的过程中需要注意探究与分析钢结构的稳定性。同时，钢结构中的一些部位由于结构出现变形，也会因为从不受压转变为受压，最终导致整体失去稳定性。

1.2 钢结构的整体性

钢结构是依据各种构件组成有效的整体。因此，当出现一个杆件失稳以及变形之后，其一定会牵扯与它进行刚性连接的其余的杆件。

1.3 相关性

稳定的相关性是指不同失稳模式的耦合作用。如果杆件存在缺陷，局部和整体之间相互影响更具有复杂性。

2 钢结构稳定性的计算方法

2.1 失稳与整体刚度

现在的规范里，比较通用的是轴心压杆稳定计算方法，其主要采用是临界压力求解法与折减系数方法。其中，临界压力是由欧拉公式给出。

2.2 整体分析其稳定性

钢结构的整体稳定性主要受制于杆件是否可以确保稳定性以及杠杆之间能否保证一定的稳定性，因此必须要从整体来对其稳定性分析着手。钢结构主要通过各个杆件来构成一个统一的整体，因此当遇到一个杆件出现失稳以及变形之后，其一定会对其它的同其进行刚性相连接的杆件。

2.3 稳定计算的其他特点

在弹性稳定计算中，还有一些别的特点需要得到重视。一方面是二阶分析，对于柔性构件而言，这种分析特别重要。这是由于柔性构件大量的变形导致钢结构内部出现不可忽略的变化，对其造成较大的影响；另一方面，不能利用力迭加的相关原理来计算钢结构稳定性。

3 钢结构稳定性的具体分析方法

在实际生活中，主要是在外荷载的相关作用下来探讨钢结构稳定性的相关问题，所以关于这一变形方面的研究都同结构以及相关构件的失稳性保持同步，可以采用以下三种方法进行有效研究：

3.1 静力法

所谓静力法就是结合已经产生了微小的变形后的一些结构受力的条件，依据这些条件来建立较为平衡的微分的方程。从这些方程里来具体的计算出临界的相关荷载。在具体实际应用中，若构建相关的平衡微分方程，需要遵守下面的设定：构件应该为截面的直杆，其压力要始终遵循之前的轴线进行作用。

3.2 动力法

动力法的研究主要是结合处在平衡状态之下的结构体系，因此如果在上面增加较小的干扰，就会导致其发生一定的振动。而在这种情况下所产生的结构变形和钢结构振动加速，均与整体结构的荷载产生密切的联系。遇到荷载值比较低，超过了钢结构自身稳定性的极限荷载值时，会出现加速度和之前的钢结构变形的具体方向相反的状况。

3.3 能量法

若是钢结构承载着保守力，则在实际应用中，可以结合已经具有了变性结构的相关受力条件来构建总体的势能。同样若钢结构处在比较平衡的状态，则需要计算其总体势能。要结合相关势能驻值的原理，将总体势能从一阶变分为零，以此来得出平衡的方程，再结合平衡方程来得出分岔屈曲荷载。

4 稳定性设计需要注意的问题

4.1 结构计算简图和实用计算方法所参考的简图应该保持一致性

当遇到其计算的对象与实用的方法简图有相应出入时，应该结合其所对应的简图差异结果来进行把握，从而防止工程设计中存在隐患。

4.2 确保钢结构的稳定计算与结构的布置方案保持符合

对于这个问题主要能够确定桁架以及塔架等的杆件，要重视其在钢结构出平面的稳定性。目前大多数结构是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。

4.3 钢结构的稳定计算和构造设计相符合

构造和计算相符合一直是设计者所关注的问题。然而一旦牵涉到钢结构稳定性能时，都需要考虑强度或其他不同的特殊考虑。应该分别给予它们较强的刚度以及柔度，最大限度的降低桁架节点的杆件偏心度，以上均是设计者在设计的过程中需要处理的相关问题。

5 结语

本文对钢结构稳定性原则与设计要点做了简要介绍。同时，针对稳定性研究中的问题，提出了稳定设计的原则。希望本文研究能对今后的研究提供借鉴，能使钢结构稳定性研究更加深入，并最终解决实际应用中的问题。

[1]陈绍蕃.钢结构稳定性设计指南[M].北京:中国建筑工业出版社，2012，3（04）:22-25.

[2]陈铭，何丽丽，巩伟平.浅谈钢结构稳定性设计[J].山西建筑，2012，2（09）:13-15.

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