大跨度建设下的钢结构设计研究

    摘 要：在大跨度建设下钢结构的设计中，主要的两个安全控制指标是变形能力及承载力，
本文通过对大跨度建设下的钢结构设计中各方面因素的分析，探讨大跨度钢结构体系中的
变形能力指标、弹塑性承载力、节点弹性等指标，并提出了基于性能的大跨度建设下的钢结
构的设计方法。

 

　　关键词：大跨度建设；钢结构；性能设计

 

　　中图分类号：

TU31 文献标识码：A 

　　在大跨度建设下的钢结构的设计中，主要的设计内容有连接节点的设计、构件设计、结
构体系设计等，在大跨度建设下的钢结构的设计中，几何与材料的非线性影响突出，对其
节点、构件、体系的安全控制有重要影响的是延性性能，在大跨度建设下的钢结构设计中，
设计人员应该根据相关的设计规范选用正确的设计方法、参照一定的计算分析理论结合现代
实用的计算机软件对各种建设中安全控制指标予以确定，本文就将对大跨度建设下的钢结
构的设计进行分析。

 

　　一、基于性能的大跨度建设钢结构设计

 

　　

1 性能的设计 

　　在大跨度建设下的钢结构的各种设计方法中，目前主要的设计方向是基于性能的钢结
构设计，所谓基于性能的钢结构设计就是采用相关的工程设计方法，完成既定的结构性能
目标的设计方法，在基于性能的钢结构的设计中，通过一定的结构分析计算，对不同载荷
下的结构响应进行有效的预测，以此来对大跨度建设下钢结构的性能进行评估，判断其结
构性能是否满足相关的性能指标。

 

　　

2 基于延伸性能的设计思路 

　　延性性能指的是钢结构中的构件的某个截面从开始屈服的阶段到极限载荷的阶段中，
载荷没有明显下降的变形能力，对于延性性能较好的构件来说，在后期具有较大的变形能
力，在构件达到承载力的极限之后还具有一定的能量吸收能力，在对其造成破坏之前会表
现出一定的延性破坏，在大跨度建设下的钢结构的设计过程中必须要对钢结构的延性性能
进行控制，主要的设计思路表现为：（

1）在对钢结构的延性性能进行设计时，其中关键性

的性能参数有：破坏变形、屈服变形、破坏荷载、屈服荷载等；破坏荷载指的是结构响应的过
程中，构件的加载曲线中最大的荷载；屈服荷载指的是结构响应的全过程中，构件加载曲
线出现转折时的荷载，在结构的设计过程中，破坏荷载就是最大荷载，而其中的破坏变形
指的是破坏荷载所对应的构件的形变，屈服变形指的是屈服荷载所对应的构件的形变；
（

2）在钢结构的延性设计中，设计的重点是要得到相关的延性性能的参数，以此来确定出

合理的屈服变形值、屈服荷载值，保证在钢结构的运行过程中是在安全的设计荷载下使用，
同时要对承载力系数进行合理的确定，保证钢结构在运行的过程中有一定的承载力储备；
（

3）在钢结构的延性设计中还有一个重要的设计指标就是变形比例系数，其能保证钢结构

在运行的过程中有足够的变形能力储备。

 

　　通过分析可以看出，大跨度建设下的钢结构的设计中，主要的设计思路就是对体系中
的非线性材料、几何非线性等进行计算分析，得到荷载与应力、应变及位移表示的全过程相
关曲线，从中得到钢结构的破坏变形、屈服变形、破坏荷载、屈服荷载等各种性能参数，并进
行相关的安全设计性能控制指标的分析。

 

　　

3 材料及几何非线性的计算 

　　在大跨度建设下的钢结构的设计发展过程中，不断的采用新技术及新型的高强度材料
这使得在建设的过程中能够达到越来越大的跨度，且建筑物的重量也在逐渐的减轻，在钢