结构到达响应的屈服荷载之前，能够具有较大的变形，表现出一定的几何非线性性质，因
此在进行大跨度建设下的钢结构的承载力分析时，必须要考虑到其材料及几何非线性性质
为了确定钢结构在极限载荷的作用下的相关工作状态，通常会在分析中借助于有限元方法
对钢结构的大位移弹塑性全过程进行分析，在其全过程中的计算与分析过程中，常用的通
用有限元计算软件有

ANSYS、SAP2000 等。 

　　二、钢材的延伸率与强屈比的计算

 

　　在大跨度建设下的钢结构的各种设计标准中可以看出钢材的延性能力主要包括两方面
的性能，即延伸率和强屈比。钢材是一种弹塑性性质的材料，在理想的状态下，钢材的塑性
应变足以满足钢结构设计所要求的变形能力，但是在实际的应用中，钢结构的破坏不可能
是纯塑性的破坏，通过一系列的实践表明，对于用于钢结构的塑性设计的钢材来说，必须
具有一定的材料强度的强化性能，即要在设计要求中对钢材的最低强屈比作出一定的要求
在钢结构的设计中，钢材的变形能力应该大于百分之二十，强屈比应该大于

1.20。 

　　三、大跨度建设下钢结构体系的性能设计

 

　　

1 变形能力的设计 

　　在大跨度建设下的钢结构的设计中，如果钢结构的刚度偏小，只能够满足最低的稳定
承载力的指标，当结构体系中弹塑性的极限变形值过大时，结构体系的大变形会使结构倒
塌。因此，在大跨度钢结构的设计中，钢结构体系必须同时满足变形能力及稳定承载力两方
面的要求。

 

　　在大跨度钢结构的设计中，钢结构体系中的构件能够达到相应的强度要求之后，想要
达到相应的结构弹性的小变形指标，可以采用施加预应力、结构预起拱等措施。

 

　　采用施加预应力的方法能够有效的提高大跨度钢结构的刚度；另一方方面，运用这种
方法还能有效的降低其结构体系的弹塑性变形值，运用施加预应力的方法是一种可靠的将
大跨度钢结构中的弹塑性变形能力及弹性同时提高的措施，在对大跨度钢结构施加预应力
时，会有效的降低钢结构体系的破坏变形值，但是如果所采用的预应力过大，很容易造成
钢结构的脆性破坏，因此在施加预应力的时候，应使钢结构体系处在弹性阶段，并采取适
当措施增加预应力构件所拥有的安全系数。

 

　　采用预起拱的措施，对钢结构体系的稳定承载力的升高有一定的作用，对于体系的弹
塑性变形的降低幅度很小，但是对于体系的大范围的弹塑性的变形不起作用；在工程的设
计中，遇到要进行小范围的弹塑性的调节时，可以采用，但不适用于大范围的弹塑性的变
化。

 

　　

2 稳定承载力设计 

　　在钢结构体系的研究中，通常会采用几何非线性的方法来进行分析，而在实际的工程
应用中，仅仅采用这种方法进行分析是不科学的，无法保证工程设计的安全性，利用双非
线性分析模型更接近工程实际。因此，在钢结构的设计中，应该对结构体系的双非线性进行
分析，在此基础上再开展结构体系的稳定承载力的设计，大跨度建设下的钢结构体系的主
要设计指标有：（

1）对钢结构体系的稳定承载力进行分析时，首先进行基于双非线性的荷

载与位移关系的全过程的分析，从中得到破坏荷载系数、屈服荷载系数等性能参数，其中的
破坏荷载系数指的是钢结构体系中的破坏荷载与相关的设计荷载标准值之间的比值，结构
体系的屈服荷载系数指的是钢结构体系中的屈服荷载与相关的设计荷载标准值之间的比值
（

2）将大变形值所对应的荷载系数、破坏荷载系数、屈服荷载系数进行对比，将三种系数之

间的最小值作为钢结构体系的稳定承载力的系数；（

3）采用双非线性分析所确定的稳定承

载力应大于等于设计荷载标准值的

2.4 倍，而采用几何非线性分析确定出的钢结构体系的

稳定承载力应大于等于相关设计荷载标准值的

4.5 倍。 

　　四、大跨度建设下钢节点的性能设计