錢琨
【摘要】近年來隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平也隨之快速提升。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展我國(guó)各行各業(yè)隨之不斷的建設(shè),尤其是我國(guó)的建筑行業(yè)也在不斷前進(jìn),而建筑鋼結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)越性使得其在建筑行業(yè)中被大量的應(yīng)用,但是隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)的不斷應(yīng)用,人們發(fā)現(xiàn)建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在應(yīng)用時(shí)對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。因而,本文在這一基礎(chǔ)上,對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了深入的分析,通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型設(shè)計(jì)的研究,希望在節(jié)約建筑成本的前提下,提高建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的工作效率以及結(jié)構(gòu)的使用與耐久性。
【關(guān)鍵詞】建筑鋼結(jié)構(gòu);穩(wěn)定性;設(shè)計(jì)要點(diǎn)
在經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展的背景下,城市化的也快速推進(jìn),從而帶動(dòng)了建筑行業(yè)的進(jìn)步,鋼結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前建筑工程常見的結(jié)構(gòu)形式之一,通過科學(xué)的設(shè)計(jì),鋼結(jié)構(gòu)建筑可以具有極強(qiáng)的抗震能力以及承載能力。所以,在建筑行業(yè)中,鋼結(jié)構(gòu)已得到了廣泛運(yùn)用。但是由于我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展起步較晚,有些設(shè)計(jì)理論還不夠成熟,常常會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)料的問題,影響到鋼結(jié)構(gòu)建筑最終的穩(wěn)定性以及安全性。為了使建筑工程的穩(wěn)定性得到保證,需要在設(shè)計(jì)之前了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則,這樣一來,對(duì)完成之后的設(shè)計(jì)也起到了重要作用,為了使建筑工程的穩(wěn)定性得到保證,需要在設(shè)計(jì)之前了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則,這樣一來,對(duì)完成之后的設(shè)計(jì)也起到了重要作用。
1、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
強(qiáng)度和穩(wěn)定是有明顯區(qū)別的兩個(gè)概念,強(qiáng)度指的是結(jié)構(gòu)或單個(gè)構(gòu)件處于平衡狀態(tài)下,由于受到荷載的作用而引起最大應(yīng)力,是否在建筑材料的極限強(qiáng)度之內(nèi),由此可知強(qiáng)度屬于應(yīng)力問題的范疇。從極限強(qiáng)度的取值看受到材料特性的影響,即材料特性不同,極限強(qiáng)度各異。而穩(wěn)定則于強(qiáng)度不同,要從外部荷載與結(jié)構(gòu)入手,找出內(nèi)部抵抗力之間不穩(wěn)定的平衡狀態(tài),也就是說發(fā)生急劇的變形時(shí),需要采取有效的方式使其水這種狀態(tài)中脫離開來,由此可知穩(wěn)定屬于變形問題,以軸壓柱為例,如果處于失穩(wěn)狀態(tài),由于柱的側(cè)向撓度作用,導(dǎo)致柱中增加了附加彎矩,受到此原因的影響,柱子的破壞荷載與軸壓強(qiáng)度相比,前者低于后者,由此可知失穩(wěn)是柱子被破壞的根本原因。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)加以分析,并劃分其類別,一是平衡分岔穩(wěn)定問題,在業(yè)內(nèi)也稱之為分支點(diǎn)失穩(wěn),二是無平衡分岔的穩(wěn)定問題,也稱之為極值點(diǎn)失穩(wěn)。除此之外還有跳躍失穩(wěn),與上兩種類型截然不同,是在失去平衡之后跳躍到另一種穩(wěn)定平衡狀態(tài)中。
2、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的原則
在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置時(shí),需要以整個(gè)體系為目標(biāo),要把組成部分對(duì)于穩(wěn)定性的要求放在首要位置上予以充分考慮,從目前的情況看,鋼結(jié)構(gòu)多是以平面體系為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的,比較典型的實(shí)例如桁架和框架。需要注意的是平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要進(jìn)行平面穩(wěn)定性計(jì)算,所獲取的結(jié)果與結(jié)構(gòu)布置要保持一致。鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和構(gòu)件時(shí),需要進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算并保持一致,這是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可忽略的重要問題。傳遞彎矩、不傳遞彎矩節(jié)點(diǎn)問題是關(guān)鍵環(huán)節(jié),在處理連接的問題時(shí),必須要保證剛度和韌度達(dá)到一定的要求,從桁架節(jié)點(diǎn)方面看,要減少桿件偏心的情況發(fā)生。以簡(jiǎn)支梁為例,從抗彎強(qiáng)度的層面看,不動(dòng)鉸支座的要求并不高,能達(dá)到阻止位移即可,在平面內(nèi)還能夠處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。但是如果遇到解決梁整體穩(wěn)定的情況時(shí),要求會(huì)隨之提高,除了上述要求外,支座還具備阻止梁繞縱軸扭轉(zhuǎn)的功能,梁可以在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),梁端截面處于可自由翹曲狀態(tài),與穩(wěn)定分析的邊界條件相吻合。
3、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
3.1增強(qiáng)對(duì)總體穩(wěn)定性分析
為了更好地適應(yīng)現(xiàn)階段我國(guó)的建設(shè)需求,大力加強(qiáng)建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析,這就要求我們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)過程中,不要局限于單一的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路上來,要將建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行充分有效結(jié)合。由于每個(gè)建筑設(shè)計(jì)要求的不同,其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中也存在著很多的不同,但總體而言,為了增強(qiáng)建筑的整體穩(wěn)定性,在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量選擇技術(shù)較為成熟的對(duì)稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。除此之外,在設(shè)計(jì)過程中,為了保證建筑的穩(wěn)定性,要對(duì)建筑包括抗震系數(shù)、水平荷載系數(shù)等在內(nèi)的多種設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮,反復(fù)校驗(yàn),在進(jìn)行多項(xiàng)比較后,確定合格適用的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
3.2加強(qiáng)靜力分析以及動(dòng)力分析
對(duì)建筑剛結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析可以分為靜力分析以及動(dòng)力分析這兩大方面,因而,在對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)該充分考慮到工程的實(shí)際狀況,通過對(duì)靜力分析以及動(dòng)力分析的綜合考慮,全面有效的對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行有效地保障。靜力分析是靜力平衡法的簡(jiǎn)稱,通過將受到微小形變后的鋼結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行分析,而后建立平衡微分方程,通過綜合計(jì)算得出最終的臨界載荷。而動(dòng)力分析法的設(shè)計(jì)原理在于當(dāng)建筑鋼結(jié)構(gòu)體系維持在平衡轉(zhuǎn)臺(tái)下,一旦誰對(duì)建筑施加微笑的干擾以后,建筑鋼結(jié)構(gòu)體系就會(huì)立即出現(xiàn)震動(dòng),在這種震動(dòng)狀況下,建筑鋼結(jié)構(gòu)的變形以及振動(dòng)的相關(guān)加速度均會(huì)與建筑剛結(jié)構(gòu)的荷載有著密切的關(guān)系,一旦當(dāng)結(jié)構(gòu)受到的荷載低于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的極限荷載值時(shí),由于加速度與變形的方向相反,因而,最終當(dāng)干擾消失后,建筑鋼結(jié)構(gòu)由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止后,建筑鋼結(jié)構(gòu)再次恢復(fù)靜止,通過利用這種原理進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)后,隨即可以得出臨界載荷。
3.3借鑒多種成熟設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
目前,由于技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)技術(shù)也已成為一門較為成熟的技術(shù),因而,在現(xiàn)階段的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑鋼結(jié)構(gòu)以及建筑平面內(nèi)的強(qiáng)度還有其建筑整體的穩(wěn)定性計(jì)算,均可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的方法來進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)與計(jì)算分析。通過計(jì)算機(jī)的方法不僅在一方面大大縮短了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)周期,提高了工程的設(shè)計(jì)效率,另一方面,通過計(jì)算機(jī)對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬計(jì)算,也大大減少了由于人為計(jì)算而產(chǎn)生的計(jì)算方面的失誤,從根本上提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度,進(jìn)一步確保了建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)的合理與準(zhǔn)確性。
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