【摘 要】目前，钢构设计问题深受建筑行业关注。众所周知，目前钢构在我国城市建设中已取得了大范围地应用，它是修建的主体构造，其质量与整个建筑物的质量、人民的生命安全息息相关。本文首先针对钢构设计中亟待解决的问题展开分析，紧接着给出具体的应对策略，望能有助于实现钢结构施工质量水平提高的目标。
【关键词】钢构；设计；问题；解决；钢材
前言
由于目前建筑领域业务发展迅速，同时伴随建筑结构中使用的钢结构部件种类与数量也日趋繁多，要求在设计过程需要更加注重钢结构部件的施工管理及质量控制。只有采用合理化的钢结构设计，才可以确保钢结构在后续施工过程中的整体质量。
现在，对于钢结构的设计内容及施工过程依然还有许多问题需要解决，而且这些问题对于钢结构的应用及规模化推广都具有至关重要的作用。从总体上看，找到一种能够解决当前钢结构设计问题的方法是目前研究的重点，对于钢结构的应用过程具有关键的指导意义。
一、钢材品种的选用
在进行钢材种类选择及钢结构部件应用时，一方面需要关注其基本的工作可靠度，另一方面需要注重钢材本身的强度要求，此外也需要具有良好的其它相关应用指标及工艺参数，包括钢材的焊接性能，材质的抗脆性以及耐疲劳能力、抗蠕变性和抗拉强度、抗裂纹性能等。钢材对于抗脆性破坏的能力基本取决于钢材自身所具有的韧性及塑性特点，这些特性又进一步决定于钢材的化学成分组成、晶格结构与钢材成型方式。相关研究数据显示，在抗冷脆性能方面，低合金钢优于低碳钢，同时低碳钢中沸腾钢、半镇定钢以及镇定钢在抗冷脆性能方面则逐渐减弱。所以在涉及钢结构的所有设计资料中，都需专门对钢结构的质量标准及等级进行明确（这些标准内容也同时包含所使用的焊接材料）。对于含硫量的达标指标钢材可以将其用于焊接钢结构。
二、设计质量出现下降趋势
目前，虽然经济发展迅速并且使得钢结构设计方式也获得了进一步的创新，不过从当前的设计市场发展状况看还缺少规范化管理，设计内容基本较为混乱，这些现象的出现一方面是因为缺少一致性管理系统，另一方面则是由于不同企业对于一些国家标准及法规理解不到位引起的。而上述原因则造成了许多设计事故的出现。现在因为钢结构设计内容的迅速发展，使许多设计院的设计任务也日渐扩大，于是出现设计院将这些无法完成的设计任务进行外包处理的过程，有些甚至是给那些缺少设计资质的企业进行的设计。所以，需要根据当前的市场情况及目前的总体设计水进行规范化管理，方可确保钢结构设计的正常进行。
三、设计规范法律与当前设计需要逐渐脱节
钢结构在持续发展过程中也出现了一些新问题点，并且这些问题与当前的设计标准及法律规范存在较大差别。从设计的法律角度看，目前钢结构的设计法律制度不健全，给设计过程带来很多影响。当这些设计漏洞不断发展后，将会造成一些设计人员利用法律漏洞的不利后果。
四、钢构的稳定问题
稳定性是钢结构设计中极为重要的一个问题。当然，这也是亟待解决的问题。钢结构一旦存在不稳定，则会引发很多问题，甚至可能带来巨大的人员伤亡。所以，在进行钢结构设计时，要着重关注其稳定性。
（一） 轴心受压构件的稳定
1.轴心受压构件的整体稳定
理想轴心受压构件失稳状态下，主要有弯曲、扭转、弯扭屈曲三种屈曲表现形式。
（1）弯曲屈曲
对理想轴心受压构件来说，如果轴心受到的压力较小，且构件处于平衡状况时，当发生微小的弯曲时，消除干扰后，其仍能够恢复原先平衡状态。从某种程度来说，这一直线平衡状态具有稳定性。如果轴心所受的压力不断增大，再对直线平衡状态下的构件进行干扰，使其发生微小的弯曲，干扰一旦消除，仍旧可以恢复平衡状态。则将其看作第一类稳定问题。伴随着压力的不断加大，状态不断失衡，造成构件抗压承载力最终消失，这一状态下的构件则可看作为弯曲屈曲或弯曲失稳表现。
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（2）扭转屈曲
对轴心截面抗压力较差的受压构件来说，一旦轴心所受的压力过大时，构件的直线平衡状态将会发生扭转变化。随着压力不断加大，扭曲状况将越来越明显，最终使其抗压承载力消失。这一状态下的构件则可看作为扭转屈曲或扭 转失稳表现。
（3） 弯扭屈曲
对轴心属于单轴对称界面的受压构件来说，当发生绕非对称轴屈曲状况，则可看作是弯曲屈曲，绕对称轴屈曲的过程中，如果形心和剪切中心不形成重合，则会造成弯曲的进一步加剧。从其弯曲变形来看，绕对称轴变形与扭转息息相关。这一状态下的构件则可看作是弯扭屈曲或弯扭失稳表现。
2.轴心受压构件的局部稳定
在进行轴心受压构件截面设计时，要关注其强度、刚度、构件整体及局部的稳定性。比如，通常情况下，实腹轴心受压构件主要由翼缘及腹板组成，当腹板面积大且厚度小时，则翼缘及腹板则可能发生波浪形挠曲，这是失稳的前提表现。局部稳定与否，直接关系着构件承载力的稳定。轴心压力的效果十分明显。在其作用下，两个以上的受压柱都有可能会发生也失稳状况，进而引发弯曲，造成局部稳定的丧失。虽然局部稳定丧失所带来的危险系数较小，但因为它造成局部某个构件功能丧失，引起截面受力不均衡，进而影响整体功能的发挥，长期来看，会造成整体破损严重[3]。
（二）受弯构件的稳定
与轴心受压构件稳定不同，受弯构件的稳定相对简单，只表现为弯扭屈曲，并没有其他形式。从工形截面来看，其整体稳定性与受压翼缘及部分腹板息息相关，和轴心受压杆一致，当承受压力变大时，则刚度减小，达到一定限值时，则平衡状况遭到破坏。与此同时，在梁受拉作用影响下，使失稳变形发生在梁的平面外。从平面侧向变形发生状况来看，它与受拉作用密切相关，当侧向变形发生时，扭转变形也会同时发生。从整体稳定角度来说，侧向初始弯曲及扭转对其产生着关键影响。
（三）压弯构件的稳定
1.压弯构件的整体稳定
压弯构件也包含偏心受压构件在内，它主要有以下特征：荷载状况直接影响构件扭曲。荷载与扭曲程度具有明显的正相关，荷载越大，则扭曲程度也更大，进而造成失稳的发生。整体稳定状况决定着压弯构件的承载力大小。从其稳定过程来看，从扭曲发生到稳定破坏，只是单一的曲杆平衡，并没有平衡分枝，稳定整体状况也相对简单，因此，可将其看作是第二类稳定问题。
如果压弯构件的侧向缺乏有力的支撑，那么在荷载力影响下，构件平面内、平面外都会产生弯曲扭转及变形。这一稳定，则可看作是弯矩作用平面外的稳定。
当压弯构件出现弯曲失稳状况时，依据常规来看，部截面的塑性区分布可能发生以下状况：塑性区发生在受拉曲，塑性区发生在受拉、受压区两大区，塑性区发生在受压区。截面的塑性状况受其形状、尺寸、构件长度、初始缺陷等要素的影响，除此之外，残余应力会带来附加负载，造成截面提前屈服，进而影响其承受水平，损害稳定性。与此同时，还存在塑性区发生在受拉曲一侧的状况。
2.压弯构件的局部稳定
如果板件由实腹式压弯构件组成，当发生均匀压应力或不均匀压应力、剪应力时，且应力达到一定的水平，则可能引起其平面偏移，进而发生波状凸曲，造成板件屈曲。
总结
经济及科技水平的不断提升，为我国钢结构发展创造了条件。就钢结构目前发展阶段来看，其发展仍处于初期阶段，虽然取得了一定成就，但仍存在较多难题亟待改善。本文以钢结构为对象，对其展开详细探讨，针对问题提出了具有可行性的措施，为生命财产安全提供了更多保障，具有实际意义。
参考文献：
[1]张国维. 高大空间钢结构建筑火灾全过程性能化防火设计方法研究[D].中国矿业大学,2015.
[2]高明辉. 河南地区住宅钢结构构件加工几何特性调查与统计模型研究[D].郑州大学,2004.
[3]张强. 刍议钢结构建筑构件的防火设计[J]. 科技资讯,2015,18:93-94.
论文作者:沈兴华
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/11
标签：构件论文; 钢结构论文; 屈曲论文; 轴心论文; 稳定论文; 弯曲论文; 状况论文; 《低碳地产》2016年8月第15期论文;