浅谈钢结构稳定性设计

2018-02-15李奕宽

建材与装饰 2018年29期

李奕宽

（山东省城建设计院山东省济南市 250001）

1 钢结构设计的原则

①结构的总体布局必须考虑到整个系统及其组件的稳定性要求。目前大多数结构都是按照平面系统设计的，如桁架和框架。为了确保这些平面结构不会导致平面不稳定，有必要从结构的整体布置中解决它们，即设计必要的支撑构件。也就是说，平面结构构件的平面稳定性计算必须与结构布置一致，并且必须注意构件的稳定性与横向分离设置之间的关系。②结构计算图和实际计算方法符合简图，这对框架结构的稳定性计算非常重要。在设计单层和多层帧结构时，帧稳定性分析通常不会执行，而是由帧列取代。稳定性计算。当使用这种方法时，用于计算框架柱稳定性的计算列长度系数应从框架的整体稳定性分析中获得，以便柱稳定性计算可等效于框架稳定性计算。但是，实际的框架是各种各样的。在设计中，为了简化计算，需要根据规范设置一些典型条件。设计师必须确保所设计的结构在能够正确应用之前满足这些条件。在实际工程中，基于框架计算图和实际方法的示意图不一致的情况可能有以下两种类型，即摇杆框架和梁受到较高压力的框架。如果根据标准系数计算这两个条件，就会导致不安全的后果。因此，使用的计算方法应该与假设和具体的计算对象一致。③设计结构的详细结构和部件的稳定性计算必须相互协调，使得结构计算的一致性和两者的结构设计是一致的，而且一直是个问题在结构设计上注重。传递弯矩而不传递弯矩所需的接头应分别具有足够的刚度和柔性，并且桁架接头的设计应尽量减小构件的偏心率。设计师在处理结构细节时通常会考虑这些问题。但是，就稳定性而言，通常会有不同于施工强度的要求或特殊考虑因素。

2 钢结构稳定性的计算方法

2.1 静力法

静力法是解决结构稳定极限荷载过程中最基本的方法之一。根据微小变形的发生情况分析结构应力情况，建立微分方程，解决临界载荷问题。在建立平衡微分方程时，需要以下基本假设：①施工是等截面的直线钢筋；②确保压力始终与构造原始轮廓相关；③材料必须符合胡克定理。整合，即压力与紧张是一定的关系；④施工时需要满足扁平截面的假设条件，即扁平截面和变形前的变形仍处于同一平面截面状态；⑤结构的弯曲变形是最小的差别可以通过移动性函数的二阶导数来表示。

2.2 能量法

如果钢结构承受的保守力与实际施工过程中的混凝土变形结构受力条件相结合，则总体势能反映出来，如果钢结构处于平衡状态，则必须计算总势能。然后结合势能驻值的原理，将总势能从一阶变为零。通过这种方法，计算平衡方程，然后与平衡方程相结合来计算分岔屈曲载荷。

2.3 动力法

动力法是一种结构动力稳定性计算方法，如果能够通过轻微扰动进行振动，表明该结构的振动加速度和变形已经在结构荷载中反映出来，如果静态稳定极限荷载值比较相对较小，则变形方向与加速度相反，因此在消除整个扰动后，运动将逐渐变为静止，结构的平衡状态处于稳定状态，如果荷载和稳定性随着极限荷载的变化变形方向和加速度方向相同，即去除干涉后，运动仍处于发散状态，因此结构的平衡状态处于不稳定状态，临界状态为负荷也是整个结构的屈曲载荷。可以根据结构振动频率为零的条件进行分析研究。

3 钢结构加固方法

3.1 改变结构计算图形

加强结构计算图的方法是增加载荷分布，力传递路径，接头的性质和边界条件，并增加附加构件和支撑件的数量，施加预应力，并考虑空间合作努力加强结构。支持形成空间结构，并根据空间结构进行检查。增加支撑以增加结构刚度，或调整结构的固有振动频率以增加结构承载能力并改善结构的动态特性。增加支撑或辅助杆以降低结构的长细比。为了提高其稳定性，在桁架结构中强调了柱的刚度，以便可以占用大部分水平力来减小其他柱上的载荷。拉杆或适度张紧的电缆安装在塔架或其他结构中。

3.2 连接的加固与加固件的连接

钢结构的连接方法，即焊缝，铆钉，普通螺栓和高强度螺栓连接方法，应根据结构加固的原因，目的，受力条件，结构和施工条件，并应考虑结构的原始连接方式来确定。钢筋结构一般是焊接接头，摩擦式高强度螺栓连接，也有基于使用焊接接头和摩擦式高强度螺栓的混合连接方式。当使用焊接接头时，应使用经批准的焊接工艺和连接材料。

4 钢结构稳定性具体设计

4.1 工程概况

整个工程处在高浓度磷酸罐区的钢结构当中，整个结构的高度达到了17m，为了符合工艺的具体要求，轴距纵向的长度为19.5m，横向的长度为3m，工程主要通过q235b钢材，焊条一般通过E43型，柱和独立基础通过刚性方式进行连接，构架柱间支撑通过梯形钢水平进行支撑，本工程的希望能够达到50年的设计使用年限，建筑结构的安全等级达到了二级。

4.2 设计计算

整个项目需要计算梁和柱的整体。在传递水平推力的过程中，会发生一定程度的水平位移，从而有助于利用其自身的变形释放大部分力，从而使内力处于平衡状态。只要钢梁具有一定的高度，在柱不太大的情况下，也可以达到对变形和强度的特定要求。结构分析过程由STS模型建模，稳定性和强度由Satwe软件确定。自振周期的合理计算和节点强度的变化需要注意以下两点：①整个结构的跨度非常大。根据工艺要求，必须设计较大的孔，并且必须接受大扭矩。在施工过程中，必须增大梁的横截面宽度，增加纵向截面力，增加开口附近支撑的数量，使平面处于内部稳定状态。②有必要注意双向结构。考虑到，所以列长度计算必须根据相关规范计算。