试论钢结构稳定性设计的主要问题

框架计算简图和实用方法所依据 的简 图不一 致的情况还可举出 以下
两种， 即附有摇摆拄 的框架和横梁 受有较 大压力的框架。这种情况 若按规范 的系数计算 ，都会 导致不 安全 的后 果。所 以所用的计算方 法与前提假设和具体计算对象应该相一致。 （ ３ ） 设计 结构的细 部构造和构件 的稳 定计 算必须相互配合 ， 使 二者有一致性 。 结构计算和 构造 设计相 符合，一直是结构设计 中大家都注意的 问题。对要求传递弯矩和不传 递弯 矩的节点连接 ，应分别赋与它足 够的刚度和柔度 ，对桁架节 点应尽 量减少杆件偏 心这些都是设计者 处理构造细部 时经常考虑到的 。但 是 ，当涉及稳定性能时 ，构造上 时常有不 同于强度 的要求或特 殊考虑 。例如 ，简支梁就抗弯强度来 说， 对不 动铰支 座的要 求仅仅 是阻止 位移，同时允许在平面 内转动 。 然而在处理梁整体稳 定时上述 要求 就不够了 。支座还需能够阻止粱 绕纵轴扭转 ，同时允许 梁在水平平面内转动和梁端截面 自由翘 曲， 以符合稳定分析所采取 的边界条件 。 ３钢结构 稳定设计的主要特点 （ １ ） 失稳和 整体 刚度 ：现 行规范通用 的轴心压杆 的稳定计算法 是临界压力求解法和折减系数法 （ ２ ） 稳定性整体分析 ： 杆 件能否保持稳 定牵涉 到结构 的整体稳 定 。稳定分析必 须从整体着 眼。 （ ３ ） 稳 定计算 的其它特 点： 在弹性稳定计算 中，除了需要考虑 结构 的整体性 外，还 有一些其他特 点需要引起重视 。首先要做 的就 是二阶 分析，这种分析对柔性构件尤为重要 ，这是 因为柔性构件 的 大变形量对 结构 内力产生了不能忽视的影响 ；其次 ，普遍用于应 力 问题 的迭加 原理，在弹性稳定计算 中不能应用 。这是 因为迭加原理 的应用应 以满 足材料 变形服从虎克定律 ，应力和应变成正 比，结构 的变形很小等两 个条件 为前提 。 而弹性稳定计算一般均不能满足结构变形很小 的条件 ，非弹性 稳 定计 算则两个 前提 都不符合 。 了解 了在钢结构设计 中应该 明确 的一些基本概念 ，有助 于我们 在设计 中更好地处理稳定方面 的问题 ，随着新型钢结构体 系的不断 发展 ，我们对稳定 问题 的研究要求也必须不 断地提 高，之所 以在 设
在 多层轻钢房屋 中，楼盖结构 的选择至关重要 ，它除 了将竖 向 荷载直接分配给墙柱外， 更主 要的作用 是 保证与抗侧力结构的空间 协调作用 ；另外从抗震角度来看 ，还应采用相应 的技术和构造措施 减轻楼板 自重 。常用 的楼盖结构有 ：压型钢板 一现浇混凝土组合楼 板 ，现浇钢筋混 凝土板 以及钢 一混凝土叠合板， 而以第 一种最为常 用 。 目前 ，在 多层轻钢房屋整体分析时 ，还普遍不考虑楼盖与钢梁 的组合 作用 ，即使设置抗剪键 ，也偏保 守地假设钢结构承受全 部荷 载，这样不仅增加材料 用量和 结构 自重 ， 反 而会造成 强 梁弱柱 的不 利情况 。有一 ６层算例 ，考虑楼盖组合作 用对梁 刚度 以及结构 整体 刚度 的影响 。 算例表 明，考虑组合作用后主梁 的刚度大 大增加 ，使 得梁的挠度 和地 震作 用下柱顶 的侧移大 为减少 ，此考虑组合作 用应 予关注 。为 使楼层 高度减 到最 小，提供 更大的空间，组合扁粱 楼盖 也成为一种趋势 。
１ 引 言
钢结构 由于其 高强度 和 良好 的抗 震性在建筑中得到了越来越广 泛 的应用 ，钢结 构不仅 能够节省空间，而且还能降低工程成本 ，但 是稳定性是钢结 构的一个 突出 问题。钢结构 中的稳定 问题是钢结构 设计 中以待解决 的主 要问题，一旦出现了钢结构的失稳事故，不但 对经济造成 严重 的损失，而且 会造成人员的伤亡 ，是 目前亟待解决 的首 要 问 题 。 ２ 钢结构设计的原则 根据稳定 问题在实际设计 中的特 点提 出了以下三项原则并具体 阐明了这 些原则，以更好地保证钢结构稳定设计 中构件不会丧失稳
结 构 住 宅 发 展 的 主 要 方 向 ， 但 由于 缺 乏 相 应 的 规 范 、 规 程 ， 目前 在住宅 中应用还很少 。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂 。不利于
（ １ ） 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳 定性要
求
工厂制作和现场施工，应加 大力度开 发研 究。
（ ２ ）楼 盖
Ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ＆ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
试论钢结构稳定性设计的主要问题
肇启才 任 国旭
（ １ ． 沈 阳市建筑工程设计院 ：２ ． 沈 阳万宸建筑规划设计有限公司 ）
【 摘 要】 钢 结构稳定性设计是 钢结构设计 中的较为 突出的 问
计 中出现结构失稳 问题 ，另一个重要原 因就是我们对新型结构稳定 知之甚少 ，这也是 目前钢结构稳定研 究中存在 的问题 。 ４ 钢结构主要构件设计
（ １ ）柱 钢 结 构住 宅 一般 为 大开 间 ，框 架 柱 在 两 个 方 向 都承 受较 大 的 弯 矩，同时应该考虑强柱 弱梁的 要求 。而 目前广泛 使用的焊接 Ｈ型钢
题 ，本 文 就 钢 结 构 的设 计 原 则 以及 主 要 构 件 的 设 计 进 行 了探 讨 。
【 关键词 】 钢 结构；设计 ；计 的，如桁架和框架都 是 如此 。保 证这些平面结构不致 出平面失稳 ，需要从结构整体布置来 解决，亦即设计必要 的支撑构件 。这就是说 ，平 面结构构 件的出平 面稳定计 算必须和结构布置相 一致。 （ ２ ）结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致 目前设计单层和多层框架结构时 ，经 常不作框 架稳 定分折而是 代之以框架柱的稳定计算 。在采用这种方法 时，计算框架柱稳 定时 用到的柱计算长度系数 ，自应通过框架整体 稳定分析得出 ，才 能使 柱稳定计算等效于框架稳定计 算。然而 ，实际框 架多种多样，而设 计中为 了简化计算工作 ，需要 设定 一些典 型条件 。在 实际工程 中，
定。
或Ｉ 字热轧钢截 面，强弱轴惯 性矩之 比 ３ ～１ ０ ，势必造成材 料浪费。 因 此对于轴 压比较大 ， 双向弯矩 接近， 粱截面较高的框 架柱采 用双 轴等强的钢管柱 或方钢管混凝土柱是适宜的。 对于方钢管混凝土柱 ， 不仅截 面受力合理，同时可以提高框 架的侧 向刚度 ，防火性能好， 而且结 构破坏时柱 体不会迅速屈 曲破坏 。 因此 ， 尽管平面受力结构 中，选用 Ｈ型钢或 Ｉ字钢在 受力上还是合理的但总体上 ，箱形钢管 柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢