摘要:在建筑领域中,钢结构的应用是十分广泛的,同时也是十分重要的。钢结构直接关系着建筑的稳定性以及建筑的质量。通过调查研究可以发现,近年来由于建筑房结构稳定性设计水平的问题,造成安全事故的产生现象颇为严重。所以,在今后的建筑领域的发展中,要加强对钢结构稳定性设计的研究,从而促进我国建筑领域在钢结构稳定性设计方面的发展和进步。
关键词:建筑工程;钢结构;稳定性设计;分析研究
前言
在现代工程之中,许多严重事故就是由于钢结构在外界条件发生变化时不稳定,出现结构失稳的现象,导致建筑物坍塌的事故,最终造成重大经济损失。一些施工方在统计相关数据时,对每一个数据的准确性很难进行验证。钢结构稳定性设计和分析也会因此而存在许多的不确定性因素,使得钢结构的稳定性设计缺乏使用价值,也使得相关分析的时效性、针对性有所欠缺。
1 建筑工程中钢结构稳定性的分析方法
钢结构稳定性的分析方法主要是针对在外部荷载作用下钢结构出现变形的情况下进行的,这种变形应当和所研究的钢结构稳定性失衡时导致的变形所对应。常用的对钢结构稳定性进行分析的方法主要有以下几种:
1.1 平衡法
平衡法也称中性平衡法或者静力平衡法,这是一种最基本的计算钢结构稳定极限荷载的方法。对于有平衡分岔点的弹性稳定问题,在分岔点的附近会存在两个相对比较临近的平衡状态,其一是原结构的平衡状态,其二则是已经出现微小变形的结构的平衡状态。而平衡法就是依据这一已经产生微小变形后结构的受力条件而建立的平衡方程来求解的,如果通过计算得出的解不止一个,则当中的最小值才是该结构的分岔屈曲荷载。通常情况下,建筑设计人员往往只需要计算出钢结构的屈曲荷载,因此,作为较为精确的计算方法,平衡法被广泛应用。但需要说明的是,平衡法只能对屈曲荷载进行求解,并不能对钢结构平衡状态的稳定性进行分析和判断。
1.2 动力法
在平衡状态下的钢结构体系,如果受到来自外界的微小干扰时,很容易会发生振动现象,此时就需要采用动力法来分析钢结构的稳定性。具体而言,当钢结构的荷载小于稳定的极限值时,钢结构的变形方向和加速度方向正好相反,因此,当外界干扰撤销之后,运动会逐渐静止,此时钢结构的平衡状态是稳定的;而当钢结构的荷载大于稳定的极限值时,钢结构的变形方向和加速度方向正好相同,因此,当外界干扰撤销之后,运动依然会持续,此时钢结构的平衡状态则是不稳定的;只有钢结构在临界状态的荷载才是其屈曲荷载,其可以依据振动频率为零的条件解得,实际上,动力法是一种结构动力的稳定问题。
1.3 能量法
如果在实际应用当中钢结构承受着保守力,并已具备结构变形的相关受力条件,则可以由此构建总的势能。总的势能是钢结构的应变能与外力势能相加的和,如果钢结构处于平衡状态下,则总势能必然会存在驻值,换而言之,想要计算钢结构的总体势能,需要满足钢结构处于平衡状态下这一前提条件。
2 钢结构稳定性增加的相关设计方法
2.1 为了更好地适应现阶段我国的建设需求,大力加强建筑钢结构的稳定分析,这就要求我们在实际设计过程中,不要局限于单一的结构设计思路上来,要将建筑钢结构设计与施工进行充分有效结合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于每个建筑设计要求的不同,其在结构设计过程中也存在着很多的不同,但总体而言,为了增强建筑的整体稳定性,在设计中应该尽量选择技术较为成熟的对称性结构设计。除此之外,在设计过程中,为了保证建筑的稳定性,要对建筑包括抗震系数、水平荷载系数等在内的多种设计指标进行综合考虑,反复校验,在进行多项比较后,确定合格适用的建筑钢结构设计方案。
2.2 增加节点连接设计中的稳定性分析
在过去的建筑钢结构计算中,由于设计人员为了对设计流程进行简化,通常会将建筑钢结构中的相关柱梁连接简化为刚性连接或者理想的铰接。但是,一方面,一旦将这些梁柱连接简化为刚性连接,则由于其夹角不会发生形变这一显著的缺点;另外一方面,如果将结构的梁柱视为理想化的铰接那么在后期计算中这些梁柱则不会对建筑钢结构的弯矩进行传递。因而,综上分析,如果将这些梁柱简化为完全刚接则会使得建筑设计框架的侧移量估计值减少,梁柱连接的刚度估计值过高;但如果将这些梁柱简化成为理想铰接,则会导致后续建筑钢结构计算时框架侧移量过多,梁柱的连接刚度的相关估测值过高,使得建筑钢结构柱体的稳定承载力理论值过大,导致最终建设的建筑物由于并没有如此巨大的稳定性,因而在设计过程中应当适当加强对建筑钢结构节点连接设计中的稳定性分析。
2.3建立完善的预张拉结构理论体系
对于钢结构的稳定性设计,预拉力结构分析是非常重要的,需要在相关工作中做一个好工作,有一套比较完整的预拉伸结构体系理论在分析预张力结构,然后根据理论分析结果,为了得到的结果将是比较准确的,然后使钢结构设计的稳定的目的和要求有保证。
2.4 尽量减小不确定性因素造成的影响
钢结构稳定性设计的不确定因素是不可避免的。因此,我们应该尽可能地让相关性和力学性能的分析,对钢结构设计的不确定因素尽可能减少,并更多的实验基础上选择一个科学的程序,以确定之间的相关性,以满足设计目标和要求。
2.5借鉴多种成熟设计经验
目前,由于技术的发展,现阶段的计算机技术也已成为一门较为成熟的技术,因而,在现阶段的建筑钢结构设计中的建筑钢结构以及建筑平面内的强度还有其建筑整体的稳定性计算,均式可以通过计算机技术的方法来进行有效的设计与计算分析。通过计算机的方法不仅在一方面大大缩短了设计者的设计周期,提高了工程的设计效率,另一方面,通过计算机对建筑钢结构进行模拟计算,也大大减少了由于人为计算而产生的计算方面的失误,从根本上提高了设计的准确度,进一步确保了建筑钢结构的整体设计的合理与准确性。
结束语
综上所述,钢结构虽然在建筑领域是一种不可缺少的重要建筑材料,但是,我们也不得不承认钢结构在应用的过程中也确实存在着很多的不足,并且这些不足直接关系着建筑的质量。所以,在建筑领域的发展中,要加强对建筑钢结构稳定性的重视和研究。一方面,钢结构稳定性设计人员要加强在专业技能方面的研究。使得自身具备较高的设计水平;另一方面,建筑领域的相关人士要加强在设计理论方面的研究。我们相信,在多方面共同努力下,一定会使得我国建筑领域中钢结构稳定性设计的水平不断的提高。
参考文献
[1]高英华,席丰.受火作用单对称截面钢梁的侧向弯扭屈曲分析[J].应用力学学报,2013(01).
[2]董建设.小议现代建筑钢结构的设计与安装[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010,14(23):903-904.
[3]陈怀志,刘志川,苏凯,程新安.关于钢结构工程设计问题的分析[J].河南科技.2013(06).
[4]陈绍蕃.钢结构稳定设计指南[M].北京:中国建筑工业出版社.2004
论文作者:张洪娟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/3
标签:钢结构论文; 稳定性论文; 建筑论文; 梁柱论文; 荷载论文; 结构论文; 稳定论文; 《基层建设》2017年第34期论文;