浅析钢结构设计的稳定性

【摘

 要】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。针对钢结构稳定设计问题进行了探讨。

 

　　【关键词】钢结构；稳定性；设计

 

　　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。钢结构中的稳定问题是钢结构设计中以待解决的
主要问题，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。

 

　　一、钢结构稳定设计的基本概念

 

　　

1、钢结构失稳的分类 

　　

1.1 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。

 

　　

1.2 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。

 

　　

1.3 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。

 

　　

2、钢结构设计的原则 

　　根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则，以更
好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。

 

　　

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。由平面桁架组成的塔架，基于同样原因，需要注意杆件的稳定和横
隔设置之间的关系。

 

　　

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。目前任设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分折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 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，一直是结构设计中大家都注意的问题。对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，对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设
计者处理构造细部时经常考虑到的。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。

 

　　

3、钢结构稳定设计特点 

　　

3.1 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。

 

　　

3.2 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。