钢结构稳定性的论述

钢结构稳定性的论述

?摘要：稳定问题一直是钢结构设计的关键问题之一,钢结构体系的广泛应用凸显了稳定问题研究的重要性和紧迫性。由于钢结构体系设计、建造以及使用当中存在着许多不确定性因素，所以引入可靠度分析必要的。本文从结构体系稳定的可靠性研究的角度对这一领域的研究进行了评述。

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关键词：稳定性钢结构体系可靠性不确定因素

一、钢结构体系稳定性研究现状

一）钢结构体系稳定性研究现状近二三十年来，高强度钢材的使用，施工技术的发展以及电子计算机的应用使钢结构体系的发展和广泛应用成为可能。钢结构体系的稳定性一直是国内外学者们关注的研究领域。经过几十年的研究，已取得不少研究成果。迄今为止，对钢结构基本构件的理论问题的研究已较多，基于各种数值分析的稳定分析已较成熟[1]。但对构件整体稳定和局部稳定的相互作用的理论和设计应用上还有待进行深入的研究。由于结构失稳是网壳结构破坏的重要原因，所以网壳结构的稳定性是一个非常重要的问题，正确的进行网壳结构尤其是单层网壳结构的稳定性分析与设计是保证网壳的安全性的关键。自六十年代以来，网壳结构的非线性稳定性分析一直是国内外学者们注意的焦点。英、美、德、意大利、澳大利亚、罗马尼亚、波兰等国的研究人员进行了多方面的理论方面的理论分析和研究。各种方法如牛顿-拉斐逊迭代法、弧长法、广义逆法、人工弹簧法、自动求解技术、能量平衡技术等使跟踪屈服问题全过程，得到结构的下降段曲线成为可能[2]。国内学者关于网壳结构稳定性也进行了大量研究。

文献[3]在国外研究的基础上，通过精确化的理论表达式、合理的路径平衡跟踪技术及迭代策略，实现了复杂结构体系的几何非线性全过程分析，取得了规律性的成果。同时利用随机缺陷模态法和一致缺陷模态法两种方法，对网壳结构各种初始缺陷的影响进行研究，较好地描述了结构的实际承载过程。也有一些学者进行了实验方面的研究[4]-[6]，对不同分析方法的有效性和精确性进行了说明。文献[7]对网壳结构的动力失稳机理、稳定准则、动力后屈曲等问题进行了研究。对于象网壳结构这类缺陷性敏感结构在强风和地震作用下的动力稳定性研究，由于涉及稳定理论和震动理论，所以难度较大，目前研究成果还很有限。

文献[8]也对空间结构的动力稳定问题进行了研究。大跨度网架拱结构作为一种新的大跨度结构，其稳定性方面的研究成果很少。

文献[9]采用非线性有限元理论对大跨度网架拱结构的稳定性进行了全过程跟踪，得

出一些具有实际应用价值的结论。斜拉

空间网格结构是一种新型的杂交空间结构，目前对其研究的深度和广度还很有限。文献[10]指出斜拉单层网壳的稳定性需要进一步研究。已有研究将网架结构对柱子的支撑作用及网架结构对斜拉索在网架结构平面的约束简化为等效弹簧，对柱

子的稳定性进行了研究，得出了一些有益的结论[11]。预张拉结构体系也是目前应用越来越多的一种新型结构体系[12]-[16]。这种体系的系统理论研究在很大程度上滞后于实际应用，特别是预张拉结构体系的稳定性的研究未引起足够重视，研究成果还十分有限。

文献[12][13]对预张拉结构体系的初始平衡状态的稳定性必须引起足够的重视，预应力索结构体系在工作状态外荷载的作用下也可能发生失稳破坏，并对实际设计计算提出了两种方法-直接验算法和稳定设计法，结构的体系性质和结构稳定性判定方法进行了研究，为进一步研究提供了一些理论指导。另外，也有学者从整体稳定的角度对钢框架结构的稳定问题进行了研究，得出了一些有益的结论[17]-[19]。

（二）钢结构体系稳定性研究中存在的问题钢结构体系稳定性研究虽然取得了一定的进展，但也存在一些不容忽视的问题：

1）目前在网壳结构稳定性的研究中，梁-柱单元理论已成为主要的研究工具。但梁-柱单元是否能真实反映网壳结构的受力状态还很难说，虽然有学者对梁-柱单元进行过修正[3]。主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。

2）在大跨度结构设计中整体稳定与局部稳定的相互关系也是一个值得探讨的问题，目前大跨度结构设计中取一个统一的稳定安全系数，未反映整体稳定与局部稳定的关联性。

3）预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善，目前还没有一个完整合理的理论体系来分析预张拉结构体系的稳定性

。

4）钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数、随机荷载输入这样一个格局范围，而在实际工程中，由于结构参数的不确定性，会引起结构响应的显著差异。所以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文献[20][21]曾对考虑随机参数的穹顶网壳的稳定问题进行过有益的研究。

二、钢结构体系稳定问题的可靠性研究实际结构由于存在各种各样的随机缺陷的影响，与理想结构存在差异。对于缺陷敏感性结构，缺陷可能会造成结构稳定性的急剧下降，所以有必要考虑随机参数的影响，引入可靠度分析方法，进行稳定问题的可靠性研究

。由于大跨度钢结构体系的可靠性研究涉及较多的力学和数学的知识，有一定难

度，目前这方面的研究成果有限。文献[2]曾对网壳结构的稳定性的可靠性分析和设计进行了详尽的研究、丰富了结构可靠度的理论和计算方法，并将其应用于工程结构的分析和设计，显示了良好的前景。

（一）结构分析中的不确定性因素来源影响刚结构体系稳定性的不确定性的基本变量许多是随机的，一般分为三类：

1）物理、几何不确定性：如材料（弹性模量，屈服应力，泊松比等）、杆件尺寸、截面积、残余应力、初始变形等。

2）统计的不确定性：在统计与稳定性有关的物理量和几何量时，总是根据有限样本来选择概率密度分布函数，因此带来一定的经验性。这种不确定性称为统计

的不确定性，是由于缺乏信息造成的。

3）模型的不确定性：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的差异，都归结为模型的不确定性。

（二）结构的可靠性研究国内外学者对结构可靠度理论已经进行了较为深入的研究，在可靠度计算方法及复杂结构可靠度分析方面取得了很多研究成果[22]-[39]。任何工程分析和设计的最终目的是使设计的结构在不同要求下满足不同的功能-安全性、使用性、耐久性由于不确定性的存在，就需要把这些不确定性加入工程设计中，从而产生了很多可靠度方法。为了估计结构可靠度，首先要解决相关荷载和抵抗力参数以及它们之间的函数关系，这种关系（又称功能函数）记作式中X1，X2，…，Xn是随机变量。把极限状态（或失效面）定义为Z0，则描述可靠度的参数可靠性指标定义为坐标原点到失效面的最小距离目前用于可靠性指标计算一般有两种方法：一次可靠度方法（FORM）和二次可靠度方法（SORM）。（三）目前用于结构可靠度分析的数值方法评述对于复杂结构，功能函数g（x）通常不能明确表达为输入随机变量的函数，结构的响应通常通过数值方法（如有限元）来计算。

这些数值方法一般分为三类：

（1）蒙特卡罗模拟法（MonteCarloSimulation）[34]（包括高效的取样法和方差缩减技术）；

（2）响应面法（ResponseSurfaceMethod）[31][32]）基于敏感性的分析方法（Sensitivity-basedApproach）[30]。

1）蒙特卡罗模拟法（MonteCarloSimulation）蒙特卡罗模拟法的基本思想是在进行每一次确定性分析之前随机产生一组输入变量，大量重复的进行确定性分析之后，对结构的响应输出参数进行统计分析，计算出结构的可靠性。把蒙特

卡罗模拟法与有限元法结合起来，就得到蒙特卡罗有限元法。通常把蒙特卡罗有限元法作为可靠度计算的相对精确解，但

要达到较高的精度，必须取足够的样本数，因此计算工作量相当浩大。

2）响应面法（ResponseSurfaceMethod）响应面法的基本思想是通过近似构造一个具有明确表达形式的多项式来表达隐式功能函数g（X）（一次或二次多项式），其中X是包含所有荷载和抗力的随机变量的一个向量。本质上来说，响应面法是一套统计方法，用这种方法来寻找考虑了输入变量值的变异或不确定性之后的响应最佳值。而失效概率通过一次或二次可靠度方法计算。在响应面法中，对于一个具有大量随机变量的问题来说，准确构造一个近似多项式的所需的确定性分析是相当巨大的，因此这种方法很耗时。即使对于一个具有少量随机变量的问题来说，响应面法对可靠度估计的准确性与功能函数的近似多项式的准确性有关。如果隐含型的功能函数具有很强的非线性，这种函数逼近是非常近似的，可靠度估计也是非常近似的。

3）基于敏感性的分析方法（Sensitivity-basedApproach）基于敏感性的分析法和一次可靠度方法（FORM）/二次可靠度方法（SORM）结合起来分析具有隐式型的功能函数的可靠性问题，能克服蒙特卡罗模拟法和响应面法的缺点。这种方法在寻找控制点（也叫最小距离点）过程中，每一步迭代所使用的信息都是功能函

钢结构稳定设计指南

钢结构稳定设计指南 钢结构失稳形式存在多样性外，还应了解下列四个方面的特点：(1)稳定问题要考虑构件及结构的整体作用；(2)稳定计算要按二阶分析进行；(3)考虑初始缺陷的极值稳定计算正在取代完善构件的分岔点稳定计算；(4)稳定性不仅通过计算来保证，还需要从结构方案布置和构造设计来配合。 关键字：钢结构稳定，轴心压杆，计算长度，受弯构件，框架稳定 一．钢结构稳定问题的待点 失稳形式存在多样性外，还应了解下列四个方面的特点：(1)稳定问题要考虑构件及结构的整体作用；(2)稳定计算要按二阶分析进行；(3)考虑初始缺陷的极值稳定计算正在取代完善构件的分岔点稳定计算；(4)稳定性不仅通过计算来保证，还需要从结构方案布置和构造设计来配合。 二．轴心压杆的稳定计算 (1)影响轴心压杆稳定承载力的最主要因素是残余应力，它是把稳定系数分成a、b、c三类的依据，残余压应力越大，位置距形心轴越远，值越低。 (2)轴心压杆不仅会发生弯曲失稳，也可能发生扭转失稳。在采用单轴对称截面时．需要特别注意扭转的不利作用。 (3)设计格构柱时，需要了解几何缺陷的不利影响和柱肢压缩对缀条的影响。 三．轴心压杆的计算长度 关于压杆计算长度的确定，需要明确以下几点： (1)确定杆系结构中的杆件计算长度时，应把它和对它起约束作用的构件一起作稳定分析。这是稳定性整体计算的一种简化方法。压杆一般不能依靠其他压杆对它的约束作用，除非两者的压力相差悬殊。 (2)节点连接的构造方式会影响杆件的稳定性能。因此，杆件计算长度和构造设计有密切联系。比如杆件在交叉点的拼接会影响它的出平面弯曲刚度并使计算长度增大。又如起减小计算长度作用的撑杆的连接有偏心，会降低它的有效性。 (3)塔架杆件的计算长度有不同于平面桁架(屋架)的特点．主杆和腹杆都各有其特殊之处。此外、塔架中单角钢杆件预期绕平行轴失稳时，需要考虑扭转的不利影响。 (4)桁架体系的支撑构件和塔架中的横隔构件都对杆件的计算长度有直接影响。确定桁架杆件出平面计算长度时，需要特别注意杆系的相互关系 四. 受弯构件的整体稳定

门式钢架结构的稳定性设计研究

门式钢架结构的稳定性设计研究 摘要：在钢架结构中，门式钢架结构具有强度高、重量轻、韧性强、可塑造等特点，可以有效利用有限的空间，在工程建设中广范应用，并逐渐代替以混凝土为主的排架结构。本文将在对门式钢架结构稳定性基本表现阐述的基础上，对其稳定性的设计展开深入探讨。 关键词：门式钢架；结构稳定；设计 1 门式钢架结构稳定性的基本表现 门式钢架结构由柱网、檩条、拉条、撑杆、斜梁、山墙骨架等构成。由于具有明显的稳定性，因此被广泛应用于厂房、超市、库房等的仓储式建筑当中。其稳定性的基本表现如下：相比于外形类似的排架，门式钢架的横梁和立柱是刚性整体连接在一起的，可以承受垂直分布荷载作用下所传递的弯矩，有利于控制横梁跨中的弯矩峰值，而排架横梁和立柱的连接方式是铰接，在均匀分布荷载的作用之下，其跨中弯矩的峰值要大于门式钢架。因此，在钢结构稳定性方面，门式钢架结构的优势更加明显。譬如无铰门式钢架的柱脚和基础固定连接，结构的内力分布较为均匀，只要地基条件符合要求，柱脚产生的轴向压力或者水平剪力等，就能够一起作用在基础之上。因此结构刚度比较大，能够满足良好地基条件下的钢结构稳定性需求。再如两铰门式钢架，其柱脚和基础的连接方式是铰接，无论是竖向荷载作用，还是水平荷载作用，其弯矩受荷能力都远远大于无铰门式钢架。最大的优点是钢架的铰接柱基都不用承受弯矩作用，基础的转角基本对其结构内力不会产生影响。由此可见，门式钢架结构具有明显的稳定性特征，但如何发挥这种结构的稳定性，需要从设计的角度对其构件进行逐个分析。 2 门式钢架结构稳定性的设计研究 门式钢架结构稳定性的设计内容，包括主体钢架结构、支撑结构、屋顶墙体的檩条、拉条、撑杆等的稳定性设计。具体内容如下： 2.1 承重结构稳定性设计 门式钢架结构的承重结构稳定性，与钢架的间距、跨度以及屋面的荷载等因素相关。结构柱距的变化，钢架的用钢量也会随着变化。譬如前者增大以后，后者就会逐渐下降，这说明门式钢架结构的承重稳定性设计，必须设计优化好最佳的柱距。门式钢架的承重结构组成部分是钢架和基础，在连接钢架、墙梁、压型钢板之后与支撑共同完成钢架结构体系的受力。在设计时需根据建筑物的侧向位移和变形限值要求，用门式钢架结构代替传统的排架结构，减少钢架承重结构的用钢量，这样就能够制定出较为合理的承重结构方案。 2.2 支撑结构稳定性设计

钢结构稳定问题解析

钢结构稳定问题的综述 建筑与土木工程学院刘小伟学号：2111316139 摘要：总结了钢结构稳定问题的基本概念和类型，介绍了影响钢结构稳定的一些因素和稳定问题的计算方法、规范规定，并总结了钢结构稳定设计的设计原则和目前钢结构稳定问题研究中存在的问题特点。 关键词：钢结构稳定性原则类型 Abstract:Summarized the basic concept and type of stability problems of steel structure, introducing the standard calculation method.The influence of some factors and stability problems of steel structure stability of the regulation, and summarizing the design principle of stability design of steel structure and the present research of structure stability problems in steel. Keywords: Steel structure stability principle type 1、引言 随着我国钢铁工业的快速发展，又由于钢结构的诸多优点，所以这种被认为绿色环保型产品的钢结构，是建筑的发展方向。但由于钢比混凝土的抗压强度高20多倍，因此设计的承担相同受力功能的钢构件与混凝土构件相比，具有截面尺寸小、构件细长等特点，在对于受压、受弯等存在受压区的钢构件处理不当时，就很可能出现失稳现象。因此为了提高截面效率、充分发挥钢材的强度，钢结构一般做成

2017,钢结构理论与设计120题

随堂练习提交截止时间：2017-12-15 23:59:59 当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对8题。 1. 钢结构的抗震及抗动力荷载性能好是因为（） A．制造工厂化 B．密闭性好 C．自重轻、质地均匀，具有较好的延性 D．具有一定的耐热性 参考答案：C 2. 下列钢结构的特点说法错误的是( ) A．钢结构绿色环保 B．钢结构施工质量好，工期短 C．钢结构强度高、自重轻 D．钢结构耐腐蚀、耐热防火 参考答案：D 3. 大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（） A．密闭性好 B．自重轻 C．制造工厂化 D．便于拆装 参考答案：B 4. 多层住宅、办公楼主要应用了（） A．厂房钢结构 B．高耸度钢结构 C．轻型钢结构 D．高层钢结构 参考答案：C 5. 钢结构设计内容正确的顺序是（）。 A．确定选定的钢材牌号―结构选型和结构布置―确定荷载并进行内力计算―构件截面设计―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 B．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―确定荷载并进行内力计算―构件截面设计―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 C．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―构件截面设计―确定荷载并进行内力计算―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 D．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―构件截面设计―构件链接设计―确定荷载并进行内力计算―绘制施工图，编制材料表 参考答案：B 6. 钢结构设计用到的规范是( ) A．《建筑结构荷载规范》 B．《钢结构设计规范》 C．《钢结构工程施工质量验收规范》 D．以上有需要

参考答案：D 7. 钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的？（） A．冷弯试验 B．单向拉伸试验 C．冲击韧性试验 D．疲劳试验 参考答案：B 8. 钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是（）时的力学性能指标 A．承受剪切 B．单向拉伸 C．承受弯曲 D．两向和三向受力 参考答案：B 9. 钢材的伸长率δ用来反应材料的（） A．承载能力 B．弹性变形能力 C．塑性变形能力 D．抗冲击荷载能力参考答案：C 10. 下列是钢的有益元素的是（） A. 锰 B 硫 C 磷 D 氢 参考答案：A 11. 下列是不影响钢材性能的钢材生产过程（） A. 炉种 B 浇筑前的脱氧 C 钢的轧制 D 钢筋的调直 参考答案：D 12. 复杂应力状态下钢材的屈服条件一般借助材料力学中的第（）强度理论得出。 A. 一 B 二 C 三 D 四 参考答案：D 13. 下列是钢材塑性破坏特征的是（） A. 破坏前的变形很小，破坏系突然发生，事先无警告，因而危险性大 B 破坏时的应力常小于钢材的屈服强度fy C 断口平直，呈有光泽的晶粒状 D 构件断裂发生在应力到达钢材的抗拉强度fu时 参考答案：D 14. 下列防止钢材脆断的措施中错误的是（） A. 焊接结构，特别是低温地区，注意焊缝的正确布置和质量 B 选用厚大的钢材

钢结构稳定性的分析

钢结构稳定性的分析 摘要：在钢结构设计中,稳定形设计是较为重要的一个环节。在各种类型的钢结构中，由于结构失稳造成的伤亡事故时有发生，凸显了稳定问题研究的重要性。本文从钢结构失稳的类型入手，阐述了钢结构稳定性的分析方法及稳定设计需要注意的问题。 关键词：钢结构稳定性分析 Abstract: Stable shape design is an important link in the steel structure design. In various types steel structure, casualties results from the structure instability, which highlights the importance of research on the stability. This article from the steel structure buckling type, elaborates the steel structure stability analysis method and some issues requiring attention in the stable design. Key words: steel structure; stability ; analysis 1 .前言 钢结构稳定分析是研究结构或构件的平衡状态是否稳定的问题。结构或构件的平衡状态有三种：1）稳定平衡：处于平衡位置的结构或构件,在任意微小外界扰动下,将偏离其平衡位置,当外界扰动除去以后,仍能自动回复到初始平衡位置时,称为稳定平衡。2）不稳定平衡：如果不能回复到初始平衡位置,则称为不稳定平衡。3）随遇平衡或中性平衡：如果受到扰动后不产生任何作用于该体系的力,因而当扰动除去以后,既不能回复到初始平衡位置又不继续增大偏离,则为随遇平衡或中性平衡。结构或构件由于平衡形式的不稳定性,从初始平衡位置转变到另一平衡位置,称为屈曲,或称为失稳。 钢结构稳定与强度有着显著区别。强度是指结构或者构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力是否超过材料的极限强度,因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性,对混凝土等脆性材料,可取它的最大强度,对钢材则取它的屈服点。稳定问题则与强度问题不同,它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态,即变形开始急剧增长的状态,从而设法避免进入该状态,因此,它是一个变形问题。如轴压柱，由于失稳，侧向扰度使柱增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可远远低于它的轴压强度。显然，，失稳是柱子破坏的主要原因，而非强度不够。 2 .钢结构失稳的分类 区分结构失稳类型的性质十分重要，这样才有可能正确估量结构的稳定承载力。钢结构的失稳按有无平衡分叉可分为两类： 2.1 第一类稳定问题—具有平衡分岔的失稳，也叫“分叉屈曲”。

建筑钢结构的稳定性设计综述

建筑钢结构的稳定性设计综述 摘要：建筑钢结构设计不但施工工艺简单，质量轻，而且还具有很高的强度， 但同时钢结构本身也存在一定的不稳定性，在外力干扰作用下，极易发生结构失稳，从而对建筑结构的平衡力和结构产生一定负面影响，一旦结构出现变形，必 然会对钢结构寿命和正常使用造成一定负面影响，从而增加工程事故发生概率。 为了有效改善此情况，有必要进一步分析和研究能够提高建筑钢结构设计稳定性 的设计方法，从而大大提升建筑钢结构的稳定性性能。 关键词：钢结构；稳定性；设计 前言：稳定性是钢结构设计的重要环节。一旦无法保证稳定性，对于这座建 筑而言，将失去它的意义。在建筑钢结构设计中，稳定性的考虑是最基本的问题，假设得到不妥善处理，必然会影响建筑的稳定性。在混凝土钢结构设计中，应先 对钢结构进行计算，再进行验算，以避免钢结构的失稳。为了克服这些困难，保 证建筑结构的性能，目前钢结构稳定设计中存在的缺陷主要集中在钢结构对稳定 性的影响上。 1建筑钢结构概述 1.1建筑钢结构的优点 由于建筑钢结构是一种能保证建设工程稳定的结构，它起着支撑作用，并具 有一定的抗震效果，其塑性和强度都比较强。在发生地震时，钢结构具有一定的 缓冲作用，减少了地震对房屋的破坏，提高了建筑物的安全性。建筑钢结构支撑 着整个建筑物，建筑钢的材料具要比钢筋混凝土材料要精确的多，所以会有部分 人在建筑工程项目中选择使用建筑钢结构。钢结构的可塑性也比较强，钢结构适 用于各种跨度比较大的建筑，较强的可塑性，导致建筑钢结构在受力过程中更加 的合适。而建筑钢结构的施工方法相对简单，建筑钢结构由钢板组成，钢板的生 产工艺也非常简单，大大缩短了施工周期。 1.2建筑钢结构存在的不足 建筑钢结构在建筑工程中的应用还存在一些不足。与其他建筑材料相比，钢 结构的耐腐蚀性和耐火性相对较低。如果有腐蚀性的东西，结构就会损坏。而且，如果发生火灾，房子很容易着火。危险和安全隐患很多。这些情况都不利于房屋 的质量安全。在实际的施工过程中，很多的建筑项目会选择一些强度比较低的钢 结构，这样就会导致建筑项目在施工过程中出现各种各样的问题。 2钢结构稳定设计中的几个问题 2.1结构完整性的影响 在钢结构设计稳定性分析过程中，设计者需要有一种全局感，从整体建筑的 角度考虑钢结构的整体性，充分考虑构件本身的特点。随着数据信息运用效率的 提升，分析钢结构设计中整体刚度、失稳问题的时候常常以临界压力求解法、折 减系数等方式，计算出轴心杆的稳定性。同时弹性稳定性设计也是钢结构设计中 的重要内容，在计算的过程中不仅仅要考虑钢结构本身的稳定性，还要做二阶分析。主要是因为结构内力被建筑结构中部分柔性构件变形量而影响，最后发生变化。对于应力叠加问题，设计人员应充分考虑。由于弹性稳定计算和结构变形关 系分析非常复杂，目前在弹性稳定计算中还没有得到广泛的应用。 2.2不确定因素分析 钢结构设计的稳定性会受到许多不确定因素的影响，主要表现在物理、几何 和力学方面。在结构设计中，涉及到材料、截面面积、构件尺寸、应力等诸多因

建筑工程中钢结构稳定设计的重要性

建筑工程中钢结构稳定设计的重要性 建筑工程中钢结构稳定设计的重要性 摘要：下文主要依据笔者从事设计工作的多年工作实践经验，针对钢结构设计中容易出现的稳定的问题进行了阐述，仅供同行参考。 关键词：概念；设计原则； 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 改革开放以来，我国的现代城市化建设在快速的发展，钢结构设计在城市建设中也越来越重要。现如今，钢结构中的失稳事故大都是由于对结构及构件的稳定性能出现问题造成的，稳定性是钢结构计算中的一个重要环节。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对结构稳定缺少明确概念，造成一般性结构设计中不应有的薄弱环节。本文针对这些问题提出了在设计中应该明确在钢结构稳定设计中的一些基本概念。只有这样我们在设计中才能更好处理钢结构稳定问题。 1 钢结构稳定设计的基本概念 1.1 钢结构的强度与稳定 强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力是否超过建筑材料的极限强度，因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性，对混凝土等脆性材料，可取它的最大强度，对钢材则常取它的屈服点。 稳定问题则与强度问题不同，它主要是指外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，从而设法避免进入该状态，因此，它是一个变形问题。轴压柱，由于失稳，侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然，轴压强度不是柱子破坏的主要原因。 1.2 钢结构的失稳 1.2.1 受弯构件中梁在最大刚度平面内受弯的梁远在钢材到达屈服强度前就可能因出现水平位移而扭曲破坏，梁的这种破坏被称之

为整体失稳。 1.2.2 受弯构件中组合梁大多是选用高而薄的腹板来增大截面 的惯性矩与底抗矩，同时也多选用宽而薄的翼缘来提高梁的稳定性，如钢板过薄，梁腹板的高厚比或是翼缘的宽厚比大到一定的程度时，腹板或受压翼缘在没有达到强度限值就发生波浪形的屈曲，使梁失去了局部稳定。它是使钢结构早期破坏的因素。 1.2.3 受力构件中，截面塑性发展到一定程度构件突然而被压坏，压弯构件失去稳定。而压弯构件的计算则要同时考虑平面内的稳定性与平面外的稳定性。结构失稳的问题十分重要，设计为轴心受压的构件，实际上总不免有一点初弯曲，荷载的作用点也难免有偏心。因此，我们要真正掌握这种构件的性能，就必须了解缺陷对它的影响，其他构件也都有个缺陷影响问题。 2 钢结构设计的原则 为更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定出了以下原则。 2.1 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求,结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。 2.2 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。 2.3 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。结构计算和构造设计相符合，要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面

钢结构设计的稳定性原则与设计要点

钢结构设计的稳定性原则与设计要点 作者：马云龙 来源：《科学与财富》2020年第26期 摘要：钢结构作为建筑设计中一种主要的建造形式，目前，在大型厂房、桥梁、高层建筑物设计中被广泛应用。钢结构所采用的建筑钢材具有防变形、耐腐蚀、抗震以及符合环保要求等众多优点，因此能够在建筑设计领域得到广泛的应用。建筑工程采用钢结构时，其结构稳定性作为一个至关重要的指标，直接决定了建筑物的质量和使用寿命。本文结合笔者多年的建筑设计经验对建筑工程钢结构的稳定性展开讨论，已对相应问题提供参考。 关键词：建筑;钢结构;稳定性 0.;;; 前言 在建筑工程技术漫长的发展历程中，钢结构占据重要地位，目前，作为一种主流的建筑结构形式，被广泛应用于各类建筑设计中，尤其是在厂房、桥梁、机场、剧院、超高层等大型建筑结构中。在上世纪，由于钢材冶炼技术并不发达，建筑用钢材含碳量较高，其韧性和耐腐蚀性等缺点使得钢结构在建筑设计领域并不受重视，一度被边缘化，几乎淘汰。近年来，随着金属冶炼科技的不断进步，高强度、高韧性、耐腐蚀的建筑用钢材被广泛生产，钢结构又重新受到建筑设计师的青睐，被越来越多地使用在各种工程建造中，在减轻建筑物总体结构重量，提高建筑物整体安全性方面起到了积极作用。[1]随着建筑技术的不断发展，钢结构的使用也越来越广泛，各种复杂的使用条件对其稳定性提出了严峻的考验，本文将详细分析钢结构稳定性的设计在建筑工程使用的要点和原则，并总结相关经验教训。 1.;;; 钢结构的概念 钢结构顾名思义就是以钢材作为结构搭建的主要原材料，通过钢梁、钢板、钢柱等不同的钢制组件，采用焊接、铆接等连接手段进行拼接组装，进行大型建筑物搭建的建筑结构类型。钢结构以各类钢材作为主要材料，与普通混凝土等建筑材料不同，钢材具有重量轻，韧性强等特点，能够承受更大的力，因此在大中型建筑物设计中经常采用钢结构设计。钢结构构造稳定，不易变形，能够为建筑物提供良好的安全稳定性。但是，在某些特殊情况下也有可能出现钢结构失稳的情况，常见的有以下两种情况：一种是过大的压力直接作用在受力平衡点上，造成结构整体受力不均导致失稳。[2]另一种是钢结构构件由于长期使用，导致内部结构发生金属疲劳等问题，内部结构失去支撑作用，导致整体结构失稳。在进行钢结构设计之前，有必要明确这种结构的稳定性特点，才能在设计过程中有的放矢，避免结构弱点，发挥钢结构的优势，使得建筑物中的钢结构发挥更好的作用。 2.;;; 钢结构提高设计稳定性的原则

钢结构整体稳定性

在钢结构的可能破坏形式中，属于失稳破坏的形式包括：结构和构件的整体失稳；结构和构件的局部失稳。钢结构和构件的整体稳定，因结构形式的不同、截面形式的不同和受力状态的不同，可以有各种形式。轴心受压构件是工程结构中的基本构件之一。其形式分为实腹式轴心受压构件和格式轴心受压构件。在工程结构中，整体稳定通常控制着轴心受压构件的承载力，因为构件丧失整体稳定性常常是突发性的，易造成严重后果，所以应加以特别重视。对于钢构件轴心压杆承载力的极限状态是丧失稳定。轴心压杆整体失稳可能是弯曲屈曲、扭转屈曲、也可能是弯扭屈曲。 1、轴心压杆整体失稳形式 一根完全弹性的材料和无缺陷的轴心压杆，达到承载力的极限状态时，究竟呈弯曲屈曲、扭转屈曲、还是弯扭屈曲，要看它的材料和截面抗弯刚度EI、杆约束扭转刚度、杆自由扭转刚度GJ以及长度L的大小。 1.1弯曲失稳 对于截面没有削弱的双轴对称工字形等截面轴心受压构件，在承受较小压力Ⅳ时，构件可保持顺直。若遇到干扰力使其产生微小变形，在干扰力去掉后，构件将恢复其直线状态。当Ⅳ增加到一定大小后，该平衡状态则会转为不稳定平衡，亦即此时若有干扰力使其发生微变，则干扰力去掉后，构件任保持微弯状态。这时如果压力Ⅳ再稍加，则弯曲变形就会迅速增大而使构件丧失承载能力。这种现象称为构件的弯曲失稳或弯曲屈曲。 1.2扭转失稳 某些抗扭刚度较弱的十字截面和z形截面等轴心受压构件，当Ⅳ达到某一临界值时，构件将发生微扭变形。同样，若N再稍微增加，则扭转变形迅速增大而使构件丧失承载能力。这种现象称为扭转屈曲或扭转失稳。 1.3弯扭失稳 当构件的截面为单轴对称时，可能会发生绕非对称轴弯曲屈曲，也可能会发生绕对称轴弯曲变形并同时伴随有扭转变形的屈曲，这称为弯曲扭转屈曲或弯曲扭转失稳，简称弯扭屈曲或弯扭失稳。 2、考虑各种缺陷时的临界应力 实际工程中钢轴心压杆是弹塑性材料，但理想的轴心压杆并不存在，钢构件

钢结构的稳定性

钢结构的稳定可分为结构整体的稳定和构件本身的稳定两种情况。 结构整体的稳定，在结构的纵向，主要依靠结构的支撑系统来保证，如钢柱的柱间支撑，钢屋架的上、下弦水平支撑和垂直支撑等。计算时主要考虑支撑系统能可靠地传递结构纵向的水平荷载（风荷载、地震荷载、厂房吊车荷载等）。在结构的横向，主要依靠结构自身（框架或排架）的刚度来保证，计算时主要要考虑结构自身能可靠地传递结构横向的水平荷载。 构件本身的稳定主要由构件组成部份的自身刚度来保证。计算时要保证构件本身及其组成部份（杆件或板件）在荷载作用下不发生屈曲而丧失稳定（这种情况主要发生在受压或压弯构件上）。在实际计算中，一般是用稳定系数来限制钢材的设计强度。使构件中的最大应力不大于钢材的设计强度乘以稳定系数后的值。这样的公式在钢结构的受压和受弯的计算公式中均可见到。 稳定系数是个主要与构件的长细比（杆件）或高厚比（板件）有关的系数，控制了长细

比和高厚比也就等于控制了构件的稳定。 所以说，构件本身的稳定因素主要是构件的计算长度和截面特性，包括平面内和平面外的两个方向。当然，还应该包括材料的强度和应力的大小。 对钢管的强度和稳定性（整体稳定性）都有影响，当钢管受拉时，其破坏是强度破坏，它能承受的轴向拉力设计值为：N=A*f，其中：A是钢管的截面面积，f是钢材的强度设计值，由于钢管壁厚的减小，必然导致钢管截面面积的减小，从而导致钢管承受的轴向拉力值的减小。当钢管受压时，其破坏是稳定性破坏，它能承受的压力设计值为：N=φ*f*A，其中：φ是钢管的整体稳定系数，可以根据它的长细比由钢结构设计规范的附表查到，长细比的计算公式是：λ=l/i，l 是它的计算长度，i是截面的回转半径，由于钢管壁厚的减小，必然导致i的减小，因为i=sqrt（I/A），这里的I是钢管的截面惯性矩，A为截面面积，所以由于壁厚的减小，导致了长细比的增大，从而导致了稳定系数φ的减小，最终导致了稳定承载力设计值的

建筑钢结构整体稳定性分析

建筑钢结构整体稳定性分析 0 引言 建筑钢结构的应用越来越广泛，其稳定性和重量轻的特点为建筑整体的稳定性起到了促进作用，避免建筑物的倒塌等事故的发生，但是就现状来看，建筑钢结构的整体稳定性还存在着一定的问题，因此加强对钢结构的稳定性研究具有重要的现实意义。 1 建筑钢结构的概述 （1）建筑钢结构的优势。其一，抗震性高。在建筑工程中，选用钢结构是因为其自身的优势所在，由于钢材料的强度较高，另外还具有相对较强的可塑性和柔韧度，能够满足建筑工程的需要。再加上建筑钢结构的延展性比较好，对地震的抗御能力较高，当地震灾害发生时，钢结构具有一定的缓冲能力，其抗震性增加了建筑物的安全性；其二，钢结构的精确度较高。为了增强建筑物的稳定性，应选用精确度较高的材料，钢结构就具备这样的优势，因为它相对传统的钢筋混凝土结构具有较强的精确度。另外，钢结构还具有一定的可塑性和韧性，可以适用于大跨度的建筑。如果想要达到增强建筑物稳定性的目的，就应优先选用钢结构，它的应力幅度具有很强的弹性，而且这种钢建筑在受力的情况下，与工程建筑的力学计算方式相符合，被广

泛的应用；其三，建筑钢结构的施工过程较简单。建筑钢结构主要是由钢板、冷加工的薄型钢板或者是热轧型钢为材料制作而成的，不论是制作过程还是制作方法都相对较简单，这样就有力的缩短了建筑施工的周期和建筑施工所用的成本；（2）建筑钢结构的劣势。建筑钢结构在拥有一定优势的情况下，同时也存在着一定的不足，主要体现在钢结构的耐腐蚀性和抗火性相对较差，这些都隐藏着一定的危险，容易引发事故。除此之外，在建筑施工的过程中，通常选取强度较低的构件，这样就对建筑的整体稳定性造成了一定的限制。因为施工单位一味的注重稳定性，却忽视了强度的重要性，这样就造成了建筑材料的浪费，同时也造成了对建筑工程质量的不良影响。 2 建筑钢结构稳定性的概念 建筑钢结构的强度不够，或是失稳现象出现，都会对建筑结构造成一定的影响。建筑钢结构的稳定性与强度不同，由于建筑构件受到外部的重荷以及建筑结构内部的抵抗能力，在这期间存在着不稳定性，在施工的过程中，最重要的任务就是找到一个平衡的状态，从而减少钢结构损坏的现象出现。在建筑施工过程中，钢材的强度较高，在受到压力的情况下，为了在强度与稳定性之间找到平衡，取得最优的效果，往往都是选择了稳定性方面的要求，这样就导致了建筑钢结构的强度得不到很好的发挥。由此可见，在建筑钢结构的设计过程中，要注重对钢结构强度与稳定的界定，充分的了解对建筑物造成破坏的

钢结构的失稳及稳定性设计

2012.05 93 施工技术 摘要：稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成巨大的损失。本文对钢结构失稳分类和失稳问题分析方法进行了总结，并对钢结构的稳定性设计原则和设计中存在的问题进行了探讨。 关键词：钢结构；设计；稳定性；存在问题引言 随着我国国民经济的快速发展以及建筑水平的不断提高，出现了大量的高层建筑物或构筑物，钢结构也被越来越多的设计者运用。钢结构与钢筋混凝土结构相比，具有截面轮廓尺寸小、强度高、自重轻等特点。但对于因受压、受弯和受剪等存在受压区的构件或板件，如果技术上处理不当，可能使钢结构出现失稳，一旦出现失稳事故将造成巨大的损失。因此，稳定问题是钢结构的突出问题，分析钢结构设计中的稳定性问题，研究钢结构的加固方法十分必要。 1 钢结构失稳的分类 钢结构的稳定问题主要是指在外荷载的作用下，整个钢结构是否发生屈曲或失稳现象。正确的区分钢结构的失稳类型，可以更好的评价结构或构件的稳定承载能力。钢结构的失稳现象是多种多样 的，从性质上可分为三类。 1.1 平衡分岔失稳(分支点失稳)完善的（即无缺陷、挺直的）轴心受压构件其端部受到的荷载压力P未达到某一限值时，仍能保持挺直的稳定平衡状态，构建截面承受的压应力是均匀的，沿构建的轴线也只产生相应的压缩变形，当构建截面承受的压力达到或超过一定限值时，构建会突然发生弯曲，导致原来的轴心受压的平衡形式转变为与之相邻的但是带 弯曲的新的平衡形式，这就是平衡分岔失稳。这一过程可用图1中的荷载—侧移曲线OAB 来表示。 其特征是当荷载逐渐增加时，结构原有的平衡形式被破坏了，并出现了与原平衡形式有本质区别的新的平衡形式，由稳定平衡转变为不稳定平衡，出现了稳定性的转变。完善的（即无缺陷、挺直）轴心受压构件和完善的在中面内受压平板的失稳都属于平衡分岔失稳问题，属于这一类的还有理想的受弯构件以及受压的圆柱壳等的失稳。 1.2 无平衡分岔失稳(极值点失稳) 极值点失稳是指建筑钢材做成的偏心受压构件在塑性发展到一定程度时丧失了稳定的能力，发生失稳时的荷载值Pu 就是构件的实际极限荷载(图1中C 点)，这类的平衡状态是渐变的，与平衡分岔失稳具有本质的区别。 1.3 跃越失稳 如图2所示的两端铰接较平坦的拱结构，在均布荷载q的作用下有挠度w，其荷载曲线也有稳定的上升段OA，但是达到曲线最高点A 时会突然跳跃到一个非邻近的具有很大变形的C 点，拱结构顷刻下垂。在荷载挠度曲线上，虚线AB 是不稳定的，BC 段是稳定的而且保持上升趋势，但是因为结构已经被破坏，固不能被利用。由此可以看出跃越失稳不存在平衡分岔点，也没有极值点，是失稳发生后又跳跃到另一个稳定的平衡状态。 2 钢结构稳定设计的原则 为了更好的保证钢结构稳定设计中构件的稳定性，实际设计时必须遵守以下三项原则。 2.1 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求 目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。 2.2 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致目前设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。 2.3 满足构件的稳定计算必须与设计结构的细部构造保持一致在钢结构的设计中，要使得构造设计和结构计算相互匹配。设计者要区分某些节点的连接是否传递弯矩，从而针对性的赋予其足够的柔度和强度。设计者注意构件细部的设计与处理，如设计桁架节点时，要注意减少杆件偏心的问题等。 3 钢结构稳定性设计中存在的问题 虽然钢结构稳定设计的理论和方法在逐步完善，但在实际设计过程中仍然存在着一些问题，这些问题处理不好对钢结构的稳定性同样会造成很大的影响。 3.1 忽视钢结构材料的缺陷而导致的计算出现误差在钢结构的实际设计和计算过程中，为了方便计算，一般把钢材按照完全弹性材料做一阶分析，但是实际中使用的钢材为弹塑性材料，设计中对钢材客观存在的缺陷（如残余应力、初弯曲、初偏心等）没有重视，从而导致稳定计算和现实结构的稳定承载能力出现偏差。 3.2 钢结构稳定性研究中存在随机因素的影响 钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结 钢结构的失稳分析及稳定性设计探讨 王炳宇 延安大学西安创新学院建工系 转下页

浅谈钢结构的失稳分析及稳定性设计探讨

浅谈钢结构的失稳分析及稳定性设计探讨 摘要：近年来，随着国家市场经济体制不断完善，我国建筑行业的发展也随之 日新月异，人们对建筑工程建设质量的要求也越来越高，而钢结构建筑凭借较强 的承载能力和稳定性被广泛应用到建筑工程建设中，但就目前来看，钢结构设计 中容易出现失稳的现象，严重影响建筑工程整体建设质量，因此本文将围绕钢结 构失稳的原因及稳定性设计展开分析与探讨。 关键词：钢结构建筑；失稳原因；稳定性设计 在钢结构工程设计中，保证钢结构稳定性的设计尤为关键。随着建筑行业风 生水起，建筑规模也在逐步扩大，加之国民生活水平显著提升，人们对建筑工程 建设质量有了更高的要求，施工单位在保证建筑工程施工进度的同时还要考虑到 建筑的整体稳定性，以便为人们提供更加安全、实用的生活环境。因此，钢结构 建筑被广泛应用到建筑工程建设中，虽然具有一定的稳定性，但在实际施工中常 会出现失稳的现象，为整个建筑工程施工埋下安全隐患。 一、钢结构失稳的表现及原因分析 （一）钢结构失稳的具体表现 第一，在平衡分岔情况下产生的失稳现象，简称稳定平衡，就是钢结构的各 分支点失去了平衡，主要表现在当直杆轴心在达到荷载最大值时出现的屈曲以及 中面受压平板在复合作用下出现的屈曲。在直杆轴心负荷承受能力范围内的钢结 构可以保持挺直、平衡和稳定的状态，钢结构的各个界面的受压力均匀，一旦受 到外界微小的扰动，将会偏离轴心原来的平衡位置，最终出现失衡现象[1]。 第二，无平衡分岔失稳，简称不稳定平衡。现阶段我国大多数建筑钢结构工 程中采用的钢质材料皆属于偏心受压，在钢质材料的塑性发展到一定程度时，钢 结构稳定能力就会逐渐降低，直至彻底丧失，影响建筑钢结构工程整体施工质量[2]。 第三，跳跃失稳，就是在钢结构某个结构失去平衡后跳跃到另一个稳定性平 衡状态。 （二）钢结构失稳的原因分析 导致建筑钢结构工程失稳的原因主要可以包括三个方面，首先，钢结构原材 料的质量问题，由于建筑工程普遍存在重建设轻管理的问题，建设投入成本控制 较为严格，在建筑企业内部存在诸多违规操作现象，原材料的采购环节控制不得当，原材料的质量难以满足钢结构施工的实际需求[3]；其次，在钢结构稳定性设 计中，设计方案与实际施工需求存在偏差，设计方案中相关参数较多，而在实际 施工中难以实现，加之施工现场易受多方面因素的影响，存在诸多不稳定因素， 无法保证钢结构的稳定性；最后，钢结构工程的后期维护工作不到位，由于钢结 构工程需要承受建筑整体负荷，必然会受损严重，若不采取适当的维护措施，将 会直接影响钢结构的稳定性，易出现断裂、弯折等问题，为建筑整体带去安全隐 患[4]。 二、钢结构稳定性设计思路 钢结构工程的设计要遵循以下几点原则：第一，在钢结构工程稳定性设计中，设计人员主要是以建筑平面施工图为依据进行整体稳定性设计，因此，想要保证 钢结构工程稳定性就必须要坚持以稳定第一的原则进行整体结构设计；第二，在 钢结构框架结构设计中，设计人员主要是对框架的稳定性进行合理计算，必然联 系到柱体长度计算系数，所以需要设计人员对框架结构的稳定性进行深入分析，

钢结构设计中稳定性分析

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/dd14218151.html, 钢结构设计中稳定性分析 作者：潘秋生 来源：《中国建筑金属结构·下半月》2013年第07期 摘要：钢结构优于钢筋混凝土结构的特点是工程成本更低，抗震强度更高、空间更加节省。在高强度的钢材得到广泛应用，建筑施工技术取得更大发展，电子计算机技术得到普及应用的今天，钢结构体系具备了广泛推广应用的所有条件。在钢结构得到普及和发展的同时，也暴露出更多的设计方面的问题，其中一个突出的问题便是稳定性。 关键词：钢结构；设计；稳定性 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0020-02 1 钢结构稳定性的相关概念 1.1 稳定性的概念与分类 这里的稳定性问题指的是建筑结构在外界的扰动之下恢复至初始的平衡状态的能力。与稳定相对的是失稳，失稳指的是建筑结构或建筑构件在外界的扰动下从初始的平衡位置移动至另外一个平衡位置。失稳可分成三种类型，第一种类型是指具有平衡分岔的稳定问题，也称之为分支点失稳，这是指直杆、圆环和窄梁的轴心受到压力可能出现的分支点失稳现象。第二种类型指的是无平衡分岔的稳定问题，或称之为极值点失稳，极值点失稳现象在建筑结构中十分普遍，在建筑实际当中，常将极值点失稳变换成分支点失稳进行处理。第三种类型是跃越失稳，这种失稳类型不同于上述两种类型，跃越失稳是指在一种平衡状态受到破坏后直接进入到另外一种平衡状态。 1.2 钢结构稳定相关的影响因素 将钢结构稳定相关的影响因素划分为三种类型。 1.2.1 结构体系内的影响因素 主要包括结构不可缺少的支撑系统，例如钢柱间的支撑，再如钢屋架上弦水平支持与下弦水平支撑，还有垂直支撑等支持系统。 1.2.2 构件本身的影响因素 这是指构件的长度与截面的数值特性，其中包括平面内和平面外的两个方向，此外还有材料具有的强度性和应力特征。

建筑钢结构稳定性设计研究 张善岳

建筑钢结构稳定性设计研究张善岳 发表时间：2018-07-16T14:28:48.443Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：张善岳 [导读] 摘要：随着当前经济的快速发展，建筑工程规模也在不断的发展和有效完善，因为钢结构在施工中工期比较短，并且钢结构在设计以及施工方面的能力也有效提升，所以，其有着很好的经济性，作为当前建筑工程的主要结构方式。 日照华州工程规划咨询有限公司山东日照 262300 摘要：随着当前经济的快速发展，建筑工程规模也在不断的发展和有效完善，因为钢结构在施工中工期比较短，并且钢结构在设计以及施工方面的能力也有效提升，所以，其有着很好的经济性，作为当前建筑工程的主要结构方式。在建筑设计当中相关设计人员需要对钢结构的稳定性原理有效掌握，并且提出相应的钢结构失稳措施。 关键词：建筑钢结构；稳定性；设计 1建筑钢结构稳定性概念 就目前的情况来看，建筑钢结构稳定性会受到自身强度和稳定性的影响，钢结构强度主要是指在平衡状态下所承受的最大应力，需要保证其是否控制在材料的屈服点以内。对于钢结构的稳定性主要是指很对钢结构因为受到外界应力的影响所发生的变形，从而会直接影响到整个性能，不能保障整体的性能。 2钢结构稳定性的原理与原则 钢结构的稳定性原理主要来自三角形的稳定性，随着对钢结构的不断深化研究，建筑结构的材质以及受压等因素对其稳定性有着很大的影响。所以，在对钢结构整体布局当中就需要和建筑整体体系和相关组成部分其实际的稳定需求进行思考。由于现阶段很多钢结构建筑基本上都是按照平面体系来设计的，所以，对于平面钢结构构件稳定性在计算中就需要和钢结构的布置保持一致。并且，对钢结构的计算简图以及稳定性的计算中其方法需要和简图相符合，若是其之间有差异存在，就会造成计算出现失误等，为了保证简图在计算中准确，就需要按照相应的简化来实施简化，防止失稳产生。因为钢结构稳定性比较特殊，其自身的稳定性对于强度的要求也是不同的，因此需要做好专项设计，同时对于钢结构细部构造在设计以及稳定计算方面实现良好的配合，使得其之间的关系确保和谐。 3钢结构在建筑上的应用优势 钢结构拥有着砖混结构和混凝土结构在建筑上的应用优势，这主要和上文所描述的它独特的特征决定的。钢结构的较轻的自重，良好的延性使得建筑物拥有着良好的抗震性，这是因为地震力效应在建筑质量较小的情况下会变得相应小一些，地震效应还会因为延性的良好性一定程度上收到缓冲。除此之外，在传统的建造中想要建造较大开间就需要较为大跨度和复杂的结构，而如今有了轻质高强的钢结构，在创造开放式住宅的时候就更为方便了。在地域应用方面，钢结构建筑表现出来了其他结构无法比拟的优势。在西部地区，那里的冬天时间较长，因此在建筑施工的时候就特别困难，想要加快施工速度和提高施工质量就可以使用钢结构，除此之外，它还能够杜绝了因为低温带来的不必要的麻烦。在北方地区冬季室内采暖所需要的时间是比较长的，因此外墙的保温性能就必须要良好。钢结构就能很好地满足用户这一方面的居住需求。 4建筑工程的钢结构稳定性设计要点 4.1确保工程施工的合理性 在对于建筑钢结构设计当中，首先需要强化对钢结构科学合理的布局，以此来有效的满足钢结构整体或者局部对稳定性的要求，从而将稳定性合理的提升。现阶段，在很多钢结构建筑来讲其基本上都是按照平面体系来实现设计的，所以在工程当中也采用框架结构。为了确保平面结构在实际的应用中不会产生失稳，这就需要对结构实施处理，对支撑构件进行增加，将建筑的稳定性提升。并且，相对于平面结构的稳定性在计算中也需要和结构布置确保一致。 4.2实用计算方式和结构计算简图保持一致性 在对建筑钢结构设计当中，相对于单层或者多层框架结构实施设计中，通常需要采用框架柱来对其稳定性加强计算，在这当中，不需要对框架结构的稳定性实现分析。应用这种设计方式在一定意义上能够确保框架柱的稳定，并且还能够对长度系数做好了解。在对框架整体稳定性数据分析中，保证框架结构在计算中科学合理。并且在计算中，设计人员还需要保证设计的结果能够和虚拟假设条件能够满足，并且在实际的应用中，不会对钢结构的稳定性产生影响。 4.3建筑钢结构的稳定计算需要和钢结构内部构件的设计保持一致 在对构件实施稳定计算当中，也需要在一定意义上确保钢结构当中的构件在设置中一致，并且这也是建筑工程当中钢结构设计最为主要的一个环节。并且在钢结构设计当中为了能够实现其稳定，就需要加强对不同强度的构件有效掌握，所以，在实际的设计中就需要对其分别对待。 4.4建筑工程中钢结构稳定性设计的防腐设计 建筑工程钢材腐蚀目前主要分为了两种形式，对于各个形式都会进一步降低钢材的强度和耐久性，因此进一步加强防腐设计非常重。如今钢结构的腐蚀主要方式是涂装防锈漆，根据建筑工程的具体情况和施工要求进行，同时需要充分的考虑防腐设计的保养以及维护方法，从而能够对涂装进行选择，包括半永久性和永久性。在进行防腐设计的时候还需要加强市场防腐等级的选择，根据地区以及施工环境方法进行防腐方案的选择，从而能够有效的确保整体的防腐设计稳定性，更好的确保钢结构稳定性能。 4.5钢结构构件截面加固设计 如果钢结构稳定性设计方案咋施工的时候出现了问题，特别是杆件受弯，需要进行方案的优化，目前主要是进行荷载的转换，从而一个集中荷载转换成多个集中荷载，从而使得整体承受能力受到改变。变铰接为刚结，可以选择增加中间支座或将简支结构端部进行结构改变，将其进行支座位置改变。 4.6钢结构稳定性设计的经验 （1）借助于计算机技术和相关软件的发展。在计算机的帮助下，目前的钢结构设计中结构和构件的平面内强度以及整体的稳定就能够倍计算出来了。无论是结构还是构件的平面外强度和稳定的性能，设计者都应该对此进行计算分析和设计。在设计的过程当中，设计者想要使得效率提高就可以分解整个结构。根据标高分解使得它们简化成了多个布置形式的结构体系，在这种情况之下九尾设计者计算强度和稳定提供了便利。（2）受弯钢构件的板件局部稳定。对板件的宽厚之比进行控制和限制能够很好地避免在构件整体失效前屈曲的现象的