钢结构设计中稳定性研究

　【摘

 要】在钢结构设计中,稳定是较为重要的一个环节。本文就钢结构设计中稳定性特点和

原则进行了研究，并提出钢结构稳定性设计的计算方法，以更好地保证钢结构稳定设计时
构件不会丧失稳定。

 

　　【关键词】钢结构；设计；稳定性

 

　　

 中图分类号：TU391 文献标识码：A 

　　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，将会造成不应有的损失。所以，我们在钢结构设计中，一定要把握好这一
关，

 

　　只有这样我们在设计中才能更好处理钢结构稳定问题。

 

　　

1 钢结构稳定设计存在问题分析 

　　

1．1 强度与稳定的区别。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（或内力）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 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，

主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。

 

　　

1．3 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。

 

　　

1．4 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。

 

　　

1．5 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。

 

　　

2 钢结构设计分类及设计原则分析 

　　

2．1 钢结构失稳的分类。首先，第一类稳定问题或者具有平衡分岔的稳定问题（也叫

分支点失稳）。完善直杆轴心受压时的屈曲和完善平板中面受压时的屈曲都属于这一类。其
次，第二类稳定问题或无平衡分岔的稳定问题（也叫极值点失稳）。由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稳定的能力，属于这一类。第三，跃越失稳是一种
不同于以上两种类型，它既无平衡分岔点，又无极值点，它是在丧失稳定平衡之后跳跃到
另一个稳定平衡状态。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。随着稳定问题研究的逐步深入，上述分类看起来已经不够了。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。另一方面就是
深入对构件屈曲后性能的研究。