摘要：近几年来随着我国经济的快速发展与进步，基于性能下的大跨度钢结构在建筑设计中的应用越来越广泛，所以对大跨度钢结构设计的分析就显得尤为重要。简单来说，基于性能下的大跨度钢结构的破坏形态主要可以归结为是一种大变形的失稳，衡量的安全指标主要还是以承载力以及变形能力，二者的变化决定着钢结构的破坏形态。本文将主要基于承载能力以及变形能力两个方面进行分析，继而得出在基于性能下大跨度钢结构设计的分析方法。
关键词：性能；大跨度；钢结构；设计
前言：与其他的钢结构设计一样，基于性能下大跨度钢结构设计主要解决的是体系设计、连接节点等问题。但是与其他形式的钢结构不一样的是，基于性能下的大跨度钢结构主要是以几何与材料的影响尤为突出。在实际的建筑工程中，对于设计人员最重要的就是提前规划设计好大跨度钢结构的的计算方法以及计算机软件，最重要的就是要明确大跨度钢结构承载能力与变形能力的安全指标。
一、基于性能下大跨度钢结构设计的概述
（一）性能设计
在20世纪90年代美国学者提出了基于性能下的结构设计理论，从一定程度上来看他代表了结构设计在未来的发展蓝图。性能设计主要指的就是应用一定的工程方法达到既定目标的设计方法。基于性能下大跨度钢结构设计中，可以通过高效的结构高等分析计算，继而可以更好的预测结构在各种条件下是否能够满足业主对结构设计的要求[1]。
（二）几何与材料线性计算分析
由于技术的不断发展，高强度材料的不断升级，继而使得钢结构材质的重量越来越轻、跨度也越来越大。基于性能下大跨度钢结构在达到一定程度的荷载之前变形很大，而且表现出很明显的几何非线性的性质。相对于传统的基于平面的分析方法已经不太适用于现在的钢结构设计，所以在实际的建筑过程中更要过多的考虑几何非线性进行承载力的分析。在大多数的情况下，当这个钢结构不断的趋近于它所承载的荷载时，钢结构会自然而然的进入一个屈服的阶段，同时材料的材质也会有所变化，会逐渐的从线弹性向塑性进行转化，这表现出的就是材料的非线性性质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此在实际的设计过程中要更多的考虑到几何与材料非线性的双重非线性[2]。
（三）延性性能的设计分析
延性主要指的就是钢结构的某个截面从屈服到极限荷载后还没有明显下降的变形能力。对于一些延性性能好的结构来说，在达到屈服或者承载能力的极限之后仍然能够吸收一定的承载量，继而再其变化之前有明显的变形与预兆。基于性能下钢结构设计的原则就是对延性性能的分析。因此可以根据延性的定义更好的推理出大跨度钢结构的设计分析：第一，关键就是性能参数，主要包括屈服荷载、破坏荷载等。其中屈服荷载主要指的就是在整个过程中出现的转折时的荷载。第二，如何计算的问题。简单来说也就是如何通过计算得到延性性能的参数，接下来再确定屈服荷载以及屈服变形指标，进而才能确保在正常设计下安全的使用。第三，对于延性设计来说关键之处是分析承载力比例系数，继而确保在超正常设计荷载所用下，结构破坏前有一定的承载力储备。第四，延伸设计的主要因素是变形比例系数。对变形系数的分析主要可以保证在正常设计的荷载作用下，在被破坏前有足够的变形能力储备。延性性能最重要的价值就是通过对其几何以及材料的分析，继而得到钢结构的性能参数，只有这样才能够提出来相应的安全技能指标系数。
二、钢结构的性能设计
（一）钢结构的承载力性能
我国对于钢结构的现行规范主要就是通过以往的经验进行设计的，而且对于钢结构的稳定系数还存在一定的公式，可以更好的对构件的稳定系数进行计算，继而还能够保证钢结构的安全性。
（二）钢结构的变形性能
我国对钢构件的弹变形做了如下的规定：首先，在设计之前要对构件进行分析，从而可以对构件设定一个相应的限值。之所以这么做无非就是为了不影响构件的正常使用。在正常的情况下，钢结构的变形值都有一定的范围的。只有当在实际的操作过程中有特殊的要求时，才可以根据原有的规定进行修改。其次，在进行计算的过程中，可以不考虑螺栓孔的削面。接下来，可以对横向的受力构件预先进行起拱，起拱的大小应该视实际的情况而定，主要就是为了改善外观以及使用条件。
三、钢结构体系性能的分析
（一）稳定钢结构的承载力
稳定钢结构的承载力在实际的操作过程中是十分重要的一项工作，最主要的就是要提出关于稳定承载力的设计方法以及指标。主要可以从以下几个方面进行阐述：第一，由于基于性能下大跨度钢结构体系呈现的是一种失稳破坏的形态，所以基于双向性的分析是非常有必要的。第二，要对比大变形值的荷载系数，最后要取的是荷载系数的最小值作为稳定系数。第三，在采用几何非线性分析时要确保数值的准确性。
（二）稳定钢结构的变形能力
对于基于性能下的钢结构分析与体系变形之间存在一定的困惑，最主要的就是可以从以下几个方面进行分析：对于一些刚度小的大跨度钢结构可以通过起拱等措施可实现相应的规范。此外预先起拱对承载力还是有一定的影响的，但是不同的结构影响程度是不一样的。在实际的工程设计时，在一定程度上可以解决变形的要求。除此之外，在实际的设计中，可以基于弹性的计算方法进行分析，而且弹性变形也可以根据现行的规范进行设计。而且基于性能下的大跨度钢结构分析要适应非线性的分析方法，这也是作为重要的一种方法。
结论：综上所述，随着我国经济的快速发展，计算的理论与手段也将会不断的进步，对于基于性能下的大跨度钢结构的设计是未来的发展方向。广大科研人员也将会更加的努力，尽最大的可能将性能化设计贯彻落实在钢结构的体现当中，从而确保我国钢结构产业可以发展的更好。
参考文献：
[1]吴雪连.基于性能下大跨度钢结构的分析与设计[J].科技创新导报，2015，06(10):170－171．
[2]海里千木?阿布的热木.浅谈基于性能下钢结构的分析与设计方法[J].赤子(上中旬) ，2015，03(20):316．
论文作者:祝昶宇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/23
标签：钢结构论文; 性能论文; 荷载论文; 延性论文; 大跨度论文; 承载力论文; 系数论文; 《防护工程》2017年第32期论文;