钢结构设计中稳定设计研究

来源 :中国房地产业·中旬 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Xinigami
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  摘要:随着我国经济迅速发展,人民生活水平大幅提高,对建筑设计从数量到质量的追求也发生了巨大变革,一些结构新颖、超高层建筑获得越来越多个人或企业的青睐,但这些建筑设计也存在钢结构稳定性问题,这也是现下建筑设计中迫切需要解决的问题。钢结构一旦出现失稳等问题,不仅会为企业带来巨大损失,更甚至将威胁到人们的生命安全,近年来,因钢结构失稳造成的事故屡见不鲜,这使我们必须重新审视钢结构稳定设计。本文希望可以通过对钢结构稳定性的深入探讨学习,让更多建筑设计者在设计过程中,充分考虑钢结构稳定性的合理设计,作出更多质量与创意并重的优秀建筑。
  关键词:钢结构;稳定设计;钢结构设计
  引言:随着社会的发展,大跨度、超高层建筑鳞次栉比,在此类建筑设计中,钢结构作为建筑中的新型结构类型,因其高稳定性、高强度、高抗震能力以及高工业化程度等优势得到广泛应用。而钢结构的稳定性设计作为钢结构设计中的重要环节,一旦在稳固性设计方面出现问题,就会造成工程质量的安全隐患,所以为了确保钢结构在施工过程中能够最大化发挥功效,钢结构稳定性设计就成了钢结构设计中的重要部分。但在钢结构设计中也存在很多问题,如何正确了解并提高钢结构稳定性设计,将在以下内容中逐步剖析。
  1、钢结稳定性设计的基本定义及影响因素
  1.1钢结构稳定性设计基本定义
  钢结构的稳定性是指通过对结构横截面最大应力及抵抗力的测试,确定结构横截面受外力荷载的最大值,从而明确结构稳定性。而强度和屈服性则是对材料强度的检测,检验钢结构材料是否存在变形问题。
  1.2钢结构稳定性影响因素
  影响钢结构稳定性的因素主要包括以下两方面,即钢结构自身稳定性及钢结构体系的稳定性。除了这两方面主要内容外,影响因素还有结构体系、构件以及外界环境等多重因素影响。所以,在钢结构稳定性设计中,除了钢结构强度外,还要考慮到钢结构的支撑力、构件长度、截面特征等各方面影响因素,如在设计计算中忽视外部因素带来的稳定性影响,则会导致最终数据产生巨大误差,导致建筑稳定性的较大偏差。
  2、钢结构设计中稳定设计的特点和原则
  2.1钢结构稳定性设计的特点
  钢结构设计的特点决定了钢结构建筑的稳定性较高,但想要提高钢结构设计的稳定性还需掌握整体刚度、失稳效应、稳定性计算等。另外,钢结构稳定性是由整体性能和承载力综合决定的,所以钢结构的稳定性必须从全局出发,整体进行考虑,并且在钢结构弹性稳定的设计中,除了屈曲性能和强度指标外,采取二阶段分析也十分必要。
  2.2钢结构稳定设计的原则
  (1)一致性原则
  在钢结构设计过程中,通常都是以平面作为出发点,所以在设计过程中,一致性非常重要。一致性主要包括结构计算与简图的一致性、结构设计与实际的一致性等。
  在对钢结构进行设计时,为防止失稳现象的发声,必须作出有针对性的对支撑构件的优化和改进。确保平面结构布置以及稳定性计算一致为原则。
  (2)稳定性原则
  钢结构设计中的稳定性原则是指在整体布局或者对应组成部分上注意相互部件之间的关系,达到平面设计体系的稳定性。
  3、钢结构稳定性设计现状分析
  3.1不够完善的预张拉力体系
  在钢结构设计施工过程中,与张拉力体系的合理安排非常重要,只有保证施工前对张拉力的准确预测,才能够保障施工后续材料的合理安排。
  3.2钢结构的整体与局部之间不妥当
  在钢结构施工过程中,不乏出现技术人员由于整体与局部之间处理不妥当,缺乏科学性,在钢结构设计中出现疏漏,导致在跨度较大的建筑设计施工过程中出现影响工程进度,甚至影响工程质量的问题出现。
  3.3钢结构的柱理论
  钢结构的柱理论即在网壳结构的稳定性设计中,采用梁、柱的方式增强建筑稳定性,但这一理论目前还不够成熟,需要后续不断进行轴力、弯矩等针对性的研究检验。
  3.4我国钢结构体系的稳定性不确定因素较多
  在建筑施工过程中,受外界因素影响较多,不排除不可控因素与不确定因素的影响,这也造成了在钢结构设计与落实施工过程中产生误差,偏离科学计算结果,使整体设计发生变化。
  4、钢结构稳定设计存在的问题
  在钢结构稳定设计中仍然存在诸如分支点失稳、极值点失稳、跨越式失稳、分支点失稳,指的是平衡分岔等问题。众所周知,钢结构稳定性会分别受到来自构建结构承载强度、截面结构特征、材料应力等因素影响,所以在钢结构稳定性设计中,建立建筑模型,对模型各方面结构数据进行科学分析,提出假设,全方面考虑可能影响钢结构稳定性设计的各种重要因素,这是在稳定性设计中必须要考虑到的问题,否则将会对建筑设计结果产生严重影响。
  我国现阶段钢结构稳定性研究还处于发展阶段,并没有形成十分完善的理论体系,在建筑施工设计中,设计人员在稳定性设计认知中缺乏完善的多角度思考,很多外在因素影响没有考虑进去,致使结构出现干扰型屈曲、跳跃型失稳等问题,最终影响建筑整体设计出现偏差,造成质量安全隐患。所以,如何解决钢结构稳定性设计中存在的上述问题,就是本文研究的重点所在。
  5、对钢结构稳定性方法的分析
  通常情况下,对钢结构稳定性的分析要根据钢结构在外荷载作用下的变形情况进行分析。通过变形情况及程度进行钢结构及结构失稳时出现的情况进行研究分析,并采取二阶分析的方法科学推算,确定屈曲荷载或者极限荷载,得出结构稳定承载力。除了通过这一方法确定钢结构稳定下外,也可以采用静力法即静力平衡法、动力法、能量法、改变结构计算图形的加固方法进行分析。
  根据多项实际案例总结经验,针对钢结构稳定性设计方面可以通过科学计算图形合理改变结构、调整荷载分布形式、加强截面结构等几方面入手,确保钢结构设计中的稳定性,以此达到钢结构施工正常进行的目的。
  总结:综上所述,在建筑设计中钢结构设计最主要也是最核心的问题就是钢结构稳定性设计问题。钢结构不稳定将会在城市建设带来极大的安全隐患,不仅是建筑物本身的损毁,更可能造成不可估量的人身伤害,因此,想要尽可能减少和杜绝此类事件的发生,一定要从根源寻找问题,而钢结构稳定性设计就是问题的症结所在,钢结构稳定性的合理设计,计算公式及模型的正确运用,都将在未来工程建筑中发挥重要作用。
  参考文献:
  [1]张耀春,周绪红.钢结构设计原理[m]京:高等教育出版社,2004:1-2。
  [2]周绪红,刘永健.轻钢交错桁架结构体系与钢框架的对比分析[j].黑龙江科技信息. 2012。
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