建筑工程中钢结构设计的稳定性与

设计要点

　摘要：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。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。本文介绍了钢结构设计的稳定性与设计原则，并从几个方面探讨了钢
结构稳定性的设计要点。

 

　　关键词：钢结构设计的稳定性

 

　　中图分类号：

TU391 文献标识码：A 

　　一、钢结构设计的稳定性与设计原则

 

　　强度、刚度和稳定性是三个不同的概念

,强度表示结构中的材料能够承受的最大应力,刚

度表示其抵抗变形的能力

,失稳表示结构不再能够保持原来的平衡状态继续承受附加荷载

(虽然此时最大应力达不到材料的屈服强度)。强度和稳定性代表结构的极限状态,即结构不再
有继续承受荷载、抵抗进一步变形的能力

,刚度到了零的状态。因此刚度这一概念对于描述结

构的状态更为重要

,刚度是结构居第一位的性质。借助刚度概念,强度和稳定性的概念可以统

一。

 

　　为了更好的保证钢结构稳定设计中构件的稳定性，实际设计时必须遵守以下三项原则。

 

　　

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。

 

　　

2、结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致 

　　目前设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析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。

 

　　

3、满足构件的稳定计算必须与设计结构的细部构造保持一致，在钢结构的设计中，要

使得构造设计和结构计算相互匹配。设计者要区分某些节点的连接是否传递弯矩，从而针对
性的赋予其足够的柔度和强度。设计者注意构件细部的设计与处理，如设计桁架节点时，要
注意减少杆件偏心的问题等。

 

　　二、建筑工程中钢结构稳定性的设计要点

 

　　（一）节点连接刚度设计

 

　　在传统的设计和分析中，为了简化结构设计分析过程，通常将钢结构梁柱节点的连接
假定为理想铰接或完全刚接。理想铰接意味着梁柱不能传递弯矩。完全刚接则认为框架在受
荷变形后，粱眭夹角保持不变。随着钢结构节点连接形式的增多，试验结果证明，在荷载作
用下，

 

　　有些节点连接不能单纯归类为刚性连接或理想铰接，而应称为半刚性连接。半刚性节点
连接是部分约束连接，兼有刚性连接和理想铰接的优点，如果将半刚性连接简化为理想铰
接，则会高估框架的侧移壁而增大

P_

△效应的影响，低估了梁柱的连接刚度，使往的稳定

极限承载力理论值偏低。如果将半刚性连接简化为刚接，则结果相反。

 

　　如图

l 所示，考虑 A、B 两节点刚度变化对框架的稳定承载力加以分析，视 A、B 两节点

的刚度相同。梁柱的钢材均为

Q235 钢，E=2.06x 

　　

lO5MPa，I=8.33x108mm4；当 A、B 节点为刚接时稳定承载力特征值为 7．9017；当 A、