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遵循“三项基本原则”,做好钢结构稳定设计

在钢结构设计中,稳定性是必需要解决的一个主要问题。一旦钢结构出现失稳事故,不仅会造成人员的伤亡,而且还将带来无法挽回的经济损失,所以,不论设计建造何种钢结构建筑,都需要把握好稳定性这一重要关口。下面本文就来具体阐述下钢结构稳定设计应遵循的三项基本原则,还望相关人员定要及时明确,以更好地避免结构设计中出现构件丧失稳定的情况。

 

钢结构整体布置须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求


钢结构整体布置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。保障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须和结构布置相一致。

钢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,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。GBJl7-88规范对单层或多层框架给出的计算长度系数采用了五条基本假定,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,框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法,往往是依据特定的简化假设或者典型情况得出的,设计者须确知所设计的钢结构符合这些假设时才能正确应用。在实际工程中,框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况还可举出以下两种,即附有摇摆柱的框架和横梁受有较大压力的框架。这两种情况若按规范的系数计算,都会导致不安全的后果。所以所用的计算方法与前提假设和具体计算对象应该相一致。

设计钢结构的细部构造和构件的稳定计算须相互配合,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,构造上时常有不同强度的要求或特殊考虑。例如,简支梁就抗弯强度来说,对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移,同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转,同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲,以符合稳定分析所采取的边界条件。【具体可参考《谈一谈:钢结构在高速公路桥梁中的应用及其施工技术》的相关内容】

 

其实,不论何种类型的钢结构,在实际设计中都会遇到稳定问题,对于这个问题,如若处理不好,必将会造成不应有的损失和重大人员伤亡,为避免上述情况的发生,还望相关设计人员定要秉承上述几点基本原则,强化钢结构稳定设计。


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