文档介绍：建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点
建筑工程中钢结构设计的稳定性原则与设计要点
摘要:随着时代的变化,有关设计单位和技术人员也需要采用新的理念和方法,保障钢结构在建筑工程中的安全性和稳定性,使得我国的建筑事业在孜孜不倦的摸索中稳定前进。文中对钢结构的稳定设计进行了探讨,以供参考。
关键词: 钢结构稳定设计探讨
中图分类号:TU391 文献标识码: A
前言
建筑中钢结构的稳定性设计不是简单的将建筑付诸于施工阶段即可,它是一项责任十分重大的工作,直接关系到人民群众的生命安全和建筑工程的经济收益。总而言之,钢结构稳定性设计在建筑工程中有着不可或缺的重要作用。
一、钢结构稳定设计的基本概念
1、强度与稳定的区别
强度问题指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力( 或内力) 是否超过建筑材料的极限强度, 极限强度取决于材料的特性, 对混凝土等脆性材料取它的最大强度, 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, 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。
2、钢结构失稳的分类
(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。
(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。
(3)跃越失稳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, 要真正掌握这种构件的性能, 一方面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。
3、钢结构稳定设计的原则
根据稳定问题在实际设计中的特点,有以下三项原则。
( 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, 这对框架结构的稳定计算十分重要。目前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, 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。对单层或多层框架给出的计算长度系数有五条基本假定, 其中包括: 框架中所有柱子是同时丧失稳定的, 即各柱同时达到其临界荷载。按照这条假定, 框架内各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法, 往往是依据一定