鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、在各種類型的鋼結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成的傷亡事故時(shí)有發(fā)生、要更好地保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)中構(gòu)件不失穩(wěn)定,保證工程質(zhì)量及使用安全。
一、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念。
鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小或失穩(wěn)都會(huì)造成結(jié)構(gòu)破壞,但是強(qiáng)度與穩(wěn)定的概念并不相同、鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是一個(gè)應(yīng)力問題,指結(jié)構(gòu)或者單個(gè)構(gòu)件在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下由荷載引起的最大應(yīng)力(或內(nèi)力)是否超過建筑材料的極限強(qiáng)度、鋼材以其屈服點(diǎn)作為極限強(qiáng)度、而穩(wěn)定是一個(gè)變形問題,構(gòu)件所受外部荷載與結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗力間是不穩(wěn)定的,關(guān)鍵是找出這一不穩(wěn)定的平衡狀態(tài),避免變形急劇增長而發(fā)生失穩(wěn)破壞。
1、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則前提下,要保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性還需滿足以下條件:
2、鋼結(jié)構(gòu)布置必須從體系和各組成部分的穩(wěn)定性要求整體考慮,目前鋼結(jié)構(gòu)大多是按照平面體系進(jìn)行設(shè)計(jì),如桁架和框架、保證平面結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)平面外失穩(wěn),要求平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面穩(wěn)定計(jì)算需與結(jié)構(gòu)布置相一致,如增加必要的支撐構(gòu)件等。
3、實(shí)用計(jì)算方法所依據(jù)的簡圖與結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖保持一致中層或多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架穩(wěn)定分析通常是省略的,只進(jìn)行框架柱的穩(wěn)定計(jì)算、由于框架各柱的桿件穩(wěn)定計(jì)算的常用力法、穩(wěn)定參數(shù)等是依據(jù)一定的簡化典型情況或假設(shè)者得出的,因此設(shè)計(jì)者要能保證所有的條件符合假設(shè)時(shí)才能應(yīng)用。
二、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、基本原則。建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須符合一定的原則,確保所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)合理,安全可靠。
①所做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合建筑物的使用要求,有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,有良好的耐久性。
②所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能節(jié)約鋼材,減輕鋼結(jié)構(gòu)重量;盡可能縮短制造、安裝時(shí)間,應(yīng)便于運(yùn)輸、便于維護(hù),減少成本。
③盡量注意美觀,對(duì)于外露結(jié)構(gòu)有一定建筑美學(xué)要求。
三、建筑鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與不足
1、鋼結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)是用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼制造而成的,和混凝土等其它材料的結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)勢(shì):首先,鋼材的強(qiáng)度高,塑性和韌性好、強(qiáng)度高使其適用于跨度大或荷載很大的構(gòu)件和結(jié)構(gòu),而塑性和韌性好對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性較強(qiáng),不會(huì)輕易因超載而突然斷裂、鋼結(jié)構(gòu)還具有良好的吸能能力和延性,這賦予了鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)越的抗震性能。其次,鋼材內(nèi)部組織接近于勻質(zhì)和各向同性,在一定的應(yīng)力幅度內(nèi)鋼材的反應(yīng)幾乎是完全彈性的,加之冶煉和軋制過程中材質(zhì)波動(dòng)的范圍小,因此,鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合,有助于提供設(shè)計(jì)施工的精確性。
2、鋼結(jié)構(gòu)在建筑上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)所具備的上述特點(diǎn)使其在建筑應(yīng)用上具有磚混結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)所沒有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。首先,鋼結(jié)構(gòu)自重輕,且延性好,因此所建建筑的抗震性能優(yōu)良,因其總質(zhì)量小,地震力效應(yīng)相應(yīng)也小,而其良好的延性也能對(duì)地震效應(yīng)起到緩沖作用、混凝土施工時(shí)管道般需要在梁底通過,這樣會(huì)占用較大空間,使樓層凈高減少、而使用鋼結(jié)構(gòu)可在梁腹板處開孔走管道,因此建造相同的樓層高度,采用鋼結(jié)構(gòu)可達(dá)到提高層間凈高的效果。此外,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)需要“肥梁胖柱”才能建造較大開間相比,由于鋼結(jié)構(gòu)輕質(zhì)高強(qiáng),因此可以簡中實(shí)現(xiàn)大跨與復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu),創(chuàng)造開放式住宅。
鋼結(jié)構(gòu)自重輕、強(qiáng)度高、工業(yè)化程度高等優(yōu)點(diǎn),在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用,同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑還符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑對(duì)提高城市建設(shè)水平有很大作用、在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分考慮材料的優(yōu)缺點(diǎn),綜合考慮各方面的因素加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定以及平面外穩(wěn)定的設(shè)計(jì),克服結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷,避免出現(xiàn)失穩(wěn)事故,加快鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。