1、浅谈钢结构稳定性 摘 要：与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构因具有自重轻、强度高、工业化程度高等优点在建筑工程中得到了广泛的应用。钢结构日益发展的同时钢结构设计存在的问题也日益增多，稳定性是一个突出问题。一旦出现了钢结构的失稳事故，不但对经济造成严重的损失，而且会造成人员的伤亡，所以我们在钢结构设计中，一定要把握好这一关。本文提出了设计中应该掌握的一些钢结构稳定的基本概念，以及钢结构稳定性研究中存在的问题。 关键词：钢结构；钢结构特点；钢结构稳定；钢结构设计；失稳 1 钢结构的特点 钢结构 施工时间短、用于施工的钢结构构件可以是工厂化生产、现场安装，可以大大缩短施工的时间，节约时间；可循环利用
2、：钢结构建筑的施工材料可以实现再生利用，这样就减少了大量的建筑垃圾；空间大：由于钢材的抗压、抗侧弯强度均为混凝土的 1.5倍，因此在等同强度的条件下可以缩小截面从而增大了有效的空间；耐腐蚀性差：由于钢材表面的铁原子与空气中的氧化合会生成氧化铁锈，锈蚀能够引起应力集中，从而危害钢结构建筑的使用安全使钢结构建筑寿命减短，因此对钢结构建筑进行有效的防腐措施才能确保其使用时间；耐火性差：钢材的导热系数远远大于钢筋混 凝土的导热系数，其耐火性能也远远差于混凝土结构。因此在钢结构建筑中抗火被看做重要一环；抗震性能好，由于钢结构属于柔性结构、自重轻，能有效地降低地震响应及灾害的影响程度，有利于抗震。 2 钢
3、结构稳定设计特点 首先，稳定性整体分析：杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体。稳定分析必须从整体着眼。再者，失稳和整体刚度：现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。在弹性稳定计算中，除了需要考虑结构的整体性外，还有一些其他特点需要引起重视，首先要做的就是二阶分析，这种分析对柔性构件尤 为重要，这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响，其次，普遍用于应力问题的迭加原理。在弹性稳定计算中不能应用。这是因为迭加原理的应用应以满足以下条件为前提： 材料服从虎克定律变成正比； 结构的变形很小。 而弹性稳定计算一般均不能满足第 个条件，非弹性稳定计算则两个前提都不符合。
4、了解了一些在钢结构设计中应该明确的一些基本概念，有助于我们在设计中更好地处理稳定方面的问题，随着新型钢结构体系地不断发展，我们对稳定问题的研究要求也不断地提高，之所以在设计中出现结构失稳问题，另一个重要原因就是我们对新型结构稳定知之甚少，也就是目前钢结构稳定研究中存在的问题。 3 钢结构稳定性设计的原则 极限强度的取值因材料的特性不同而异，对钢材是取它的屈服点。稳定主要是找出外部荷载与结构内部抵抗力间不稳定的平衡状态，即变形开始急剧增长而需设法避免进入的状态，因此它是一个变形问题。针对钢结构稳定设计的原则，首先，要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致。钢结构布置必须考虑整个体系以及组
5、成部分的稳定性要求。目前，钢结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框 架。保证这些平面结构不出现平面外失稳，需要从结构整体布置来解决，如增加必要的支撑构件等。再者，结构计算简图需与实用计算方法所依据的简图一致。当设计单层或多层框架结构时，通常不做框架稳定分析而只做框架柱的稳定计算。采用这种方法计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，应通过框架整体稳定分析得出，使柱稳定计算等效于框架稳定计算。严格遵循钢结构设计规范（ GB50017-2003）。 4 钢结构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）预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善
6、，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。 2）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。主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。 3）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。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。 4）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
7、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。 上边这些都是钢结构稳定设计中存在的问题，只有我们进一步地深入研究这些稳定，钢结构稳定理论将会进一步完善，如对于钢结构稳定设计中涉及到随机因素的影响，国外已经引入了钢结构稳定的可靠度设计，这也表明了钢结构稳定设计理论也在不断的完善。 5 结语 钢结构因具有自重轻、强度高、工业化程度高等优点，在建筑工程中应用很广泛。但钢结构失稳也常有发生。钢结构稳定问题是很复杂的，尤其当构件存在初始缺陷、残余应力以及非线性因素的影响时，就更增加了解决稳定问题的难度。另外，在工程结构稳定性的研究领域中，像大跨度桥梁、大跨度薄壳、大跨度大空间网壳、高层与超高层建筑结构的双重非线性动力稳定性等问题还没有解决。但我们相信通过加强对结构的整体稳定、局部稳定以及平面外稳定的设计，克服结构设计缺陷，其应用的领域会越来越广泛。 参考文献 陈骥 .钢结构稳定理论与 设计 M.第 3 版 .北京： 科学出版社， 2006. 陈绍蕃 .钢结构稳定设计指南 M.第 2 版 .北京： 中国建筑工业出版社，2004. 陈绍蕃 .钢结构设计原理 M.北京：中国建筑工业出版社， 2004. GB50017-2003，钢结构设计规范 S.
