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【摘要】近年来，我国钢结构建筑的发展十分迅速，新型结构不断地出现，结构构件的稳定性作为设计建筑产品的重要环节，极大地影响着钢结构建筑的发展壮大，如何确保钢结构设计的稳定性是当前钢结构设计关注的焦点问题。因此，探索钢结构稳定设计具有十分重要的现实意义。本文在概述钢结构稳定设计的基础上，通过分析钢结构稳定设计的原则，探讨了钢结构稳定设计的影响因素，旨在说明钢结构稳定设计的重要性，以期为钢结构稳定设计提供参考。
【关键词】钢结构 稳定设计 设计原则 影响因素
一.概述钢结构稳定设计
稳定性是钢结构的一个突出问题，在进行钢结构设计时我们尤其应该引起重视。关于钢结构稳定设计，我们应首先了解两个基本的概念，一是强度与稳定的区别；二是钢结构失稳的分类。在区别强度与稳定的过程中，强度是一个应力问题，它是衡量零件本身承载能力的重要指标，指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度，不同材料的极限强度也不尽相同，对钢材常取它的屈服点。而钢结构设计中遇到的稳定问题是一个变形问题，要考虑构件及结构的整体作用，主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，确定临界载荷的平衡方法。对钢结构稳定设计而言，区分结构失稳类型的性质十分重要，在钢结构失稳的分类方面，通常可分为三类，一类是分支点失稳。分支点是平衡状态从稳定转变为不稳定的分界点，完善直杆轴心受压时的屈曲就属于这一类，在分支点处所对应的荷载称为屈曲荷载或临界荷载。二是极值点失稳。由建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力，属于这一类。三是跃越失稳。跃越失稳是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。
二、钢结构稳定设计的原则
从钢结构设计的原则上看，在对钢结构稳定性设计时应遵循三个方面的原则，即宏观把握整体与局部的稳定性、结构计算简图的依据保持一致、结构计算和构造设计相互配合，下文将逐一进行分析：
1.宏观把握整体与局部的稳定性
宏观把握整体与局部的稳定性是钢结构稳定设计的原则之一。在钢结构设计过程中，必须具有整体意识，对钢结构结构整体布置要考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求，从而达到稳定设计的目标。目前大多数结构是按照平面体系来设计的，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。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.结构计算简图的依据保持一致
结构计算简图的依据保持一致是钢结构稳定设计的又一原则，这对框架结构的稳定计算十分重要。目前，在采用以框架柱的稳定计算这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，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。
3.结构计算和构造设计相互配合
钢结构稳定设计的原则还表现在结构计算和构造设计相互配合方面。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。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋予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。
三、钢结构稳定设计的影响因素
为进一步提高钢结构稳定设计水平，在了解钢结构稳定设计的相关要求的基础上，钢结构稳定设计的影响因素也至关重要，下文将从五个方面具体论述钢结构稳定设计的影响因素（如图1所示），其具体内容如下：
图1 钢结构稳定设计的影响因素
1.受弯构建的整体稳定
受弯构建的整体稳定是钢结构稳定设计的影响因素之一。受弯构件指截面上通常有弯矩和剪力共同作用而轴力忽略不计的构件，影响受弯构件整体稳定因素较多，如荷载种类、荷载作用位置、截面刚度、受弯构件的支承条件等，其受力特点为上部受压，下部受拉。在钢结构稳定设计中，梁的稳定承载力与梁的截面形式受其影响，悬臂梁根部是否完全嵌固，对它的稳定承载力也影响极大。
2.轴心压杆的稳定计算
轴心压杆的稳定计算是钢结构稳定设计的又一影响因素。在钢结构稳定设计中，轴心压杆作为钢结构稳定设计的重要组成部分，轴压构件的稳定极限承载力受多方面因素的影响，在制造过程中，各种工艺作用与影响残留在构件内造成的残余应力，极大地影响着轴心压杆稳定承载力。一般来说，残余压应力越大，位置距形心轴越远，值越低。不仅如此，扭转失稳的不利作用和几何缺陷的不利影响都将影响到轴心压杆的稳定计算。
3.压弯构建的稳定计算
压弯构建的稳定计算也在一定程度生影响着钢结构稳定设计。压弯构件实际上就是轴力与弯矩共同作用的构件，压弯构件的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。压弯构件的稳定计算需要引进适当的等效弯矩系数。单轴对称的冷弯薄壁压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算不同于热轧或焊接构件。
4.板件的稳定
影响钢结构稳定设计的因素还表现在板件的稳定上。在钢结构稳定设计中，影响受压板件稳定的主要因素是宽厚比而不是长厚比，为了提高板件的稳定性，可减小板件的宽厚比或减小板件的长宽比。与此同时，加劲肋必须有足够刚度，才能对板件起完全支承作用。
5.框架的稳定
框架的稳定对钢结构稳定设计也具有一定的影响。为增强框架结构的稳定性，在钢结构稳定设计中，承受重力荷载作用的框架弹性稳定，可以用转角位移法分析。有水平荷载作用的框架稳定问题，宜用二阶弹塑性分析。一阶分析计算框架内力，再用计算长度法计算柱子稳定的方法，一般可以保证框架稳定。
结 语
总之，钢结构稳定设计是一项综合的系统工程，具有长期性和复杂性。对建筑结构设计人员而言，在进行钢结构稳定设计时，应了解钢结构稳定设计的基本内涵，并遵循钢结构稳定设计的相关原则，充分考虑受弯构建的整体稳定、轴心压杆的稳定计算、压弯构建的稳定计算、板件的稳定和框架的稳定等影响钢结构稳定设计的因素，才能不断提高钢结构稳定设计水平，以便于帮助我们在设计中更好地完成稳定设计。
参考文献：
[1]杜曼.建筑结构设计中应注意的问题浅析[J].中国集体经济.2011（13）
[2]刘德胜.变电站建筑抗震及抗震加固设计的建议[J].科技情报开发与经济.2011（30）
[3]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（03）
[4]韩冬欢.对钢结构稳定设计的一些见解[J].山西建筑.2009（21）
[5]李艳，崔育家，潘海泽.初始弯曲和初始偏心对钢结构稳定的影响[J].四川建筑.2009（04）
[6]刘利峰.完善高层建筑混凝土结构设计的探讨[J].科技创新导报.2010（23）
作者简介：肖融（1984.10-） 女，籍贯：湖北省洪湖市，现职称：助理工程师，职务：设计经理，学历：大学本科，研究方向：结构设计。
【关键词】钢结构 稳定设计 设计原则 影响因素
一.概述钢结构稳定设计
稳定性是钢结构的一个突出问题，在进行钢结构设计时我们尤其应该引起重视。关于钢结构稳定设计，我们应首先了解两个基本的概念，一是强度与稳定的区别；二是钢结构失稳的分类。在区别强度与稳定的过程中，强度是一个应力问题，它是衡量零件本身承载能力的重要指标，指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度，不同材料的极限强度也不尽相同，对钢材常取它的屈服点。而钢结构设计中遇到的稳定问题是一个变形问题，要考虑构件及结构的整体作用，主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，确定临界载荷的平衡方法。对钢结构稳定设计而言，区分结构失稳类型的性质十分重要，在钢结构失稳的分类方面，通常可分为三类，一类是分支点失稳。分支点是平衡状态从稳定转变为不稳定的分界点，完善直杆轴心受压时的屈曲就属于这一类，在分支点处所对应的荷载称为屈曲荷载或临界荷载。二是极值点失稳。由建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力，属于这一类。三是跃越失稳。跃越失稳是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。
二、钢结构稳定设计的原则
从钢结构设计的原则上看，在对钢结构稳定性设计时应遵循三个方面的原则，即宏观把握整体与局部的稳定性、结构计算简图的依据保持一致、结构计算和构造设计相互配合，下文将逐一进行分析：
1.宏观把握整体与局部的稳定性
宏观把握整体与局部的稳定性是钢结构稳定设计的原则之一。在钢结构设计过程中，必须具有整体意识，对钢结构结构整体布置要考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求，从而达到稳定设计的目标。目前大多数结构是按照平面体系来设计的，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。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.结构计算简图的依据保持一致
结构计算简图的依据保持一致是钢结构稳定设计的又一原则，这对框架结构的稳定计算十分重要。目前，在采用以框架柱的稳定计算这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，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。
3.结构计算和构造设计相互配合
钢结构稳定设计的原则还表现在结构计算和构造设计相互配合方面。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。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋予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。
三、钢结构稳定设计的影响因素
为进一步提高钢结构稳定设计水平，在了解钢结构稳定设计的相关要求的基础上，钢结构稳定设计的影响因素也至关重要，下文将从五个方面具体论述钢结构稳定设计的影响因素（如图1所示），其具体内容如下：
图1 钢结构稳定设计的影响因素
1.受弯构建的整体稳定
受弯构建的整体稳定是钢结构稳定设计的影响因素之一。受弯构件指截面上通常有弯矩和剪力共同作用而轴力忽略不计的构件，影响受弯构件整体稳定因素较多，如荷载种类、荷载作用位置、截面刚度、受弯构件的支承条件等，其受力特点为上部受压，下部受拉。在钢结构稳定设计中，梁的稳定承载力与梁的截面形式受其影响，悬臂梁根部是否完全嵌固，对它的稳定承载力也影响极大。
2.轴心压杆的稳定计算
轴心压杆的稳定计算是钢结构稳定设计的又一影响因素。在钢结构稳定设计中，轴心压杆作为钢结构稳定设计的重要组成部分，轴压构件的稳定极限承载力受多方面因素的影响，在制造过程中，各种工艺作用与影响残留在构件内造成的残余应力，极大地影响着轴心压杆稳定承载力。一般来说，残余压应力越大，位置距形心轴越远，值越低。不仅如此，扭转失稳的不利作用和几何缺陷的不利影响都将影响到轴心压杆的稳定计算。
3.压弯构建的稳定计算
压弯构建的稳定计算也在一定程度生影响着钢结构稳定设计。压弯构件实际上就是轴力与弯矩共同作用的构件，压弯构件的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。压弯构件的稳定计算需要引进适当的等效弯矩系数。单轴对称的冷弯薄壁压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算不同于热轧或焊接构件。
4.板件的稳定
影响钢结构稳定设计的因素还表现在板件的稳定上。在钢结构稳定设计中，影响受压板件稳定的主要因素是宽厚比而不是长厚比，为了提高板件的稳定性，可减小板件的宽厚比或减小板件的长宽比。与此同时，加劲肋必须有足够刚度，才能对板件起完全支承作用。
5.框架的稳定
框架的稳定对钢结构稳定设计也具有一定的影响。为增强框架结构的稳定性，在钢结构稳定设计中，承受重力荷载作用的框架弹性稳定，可以用转角位移法分析。有水平荷载作用的框架稳定问题，宜用二阶弹塑性分析。一阶分析计算框架内力，再用计算长度法计算柱子稳定的方法，一般可以保证框架稳定。
结 语
总之，钢结构稳定设计是一项综合的系统工程，具有长期性和复杂性。对建筑结构设计人员而言，在进行钢结构稳定设计时，应了解钢结构稳定设计的基本内涵，并遵循钢结构稳定设计的相关原则，充分考虑受弯构建的整体稳定、轴心压杆的稳定计算、压弯构建的稳定计算、板件的稳定和框架的稳定等影响钢结构稳定设计的因素，才能不断提高钢结构稳定设计水平，以便于帮助我们在设计中更好地完成稳定设计。
参考文献：
[1]杜曼.建筑结构设计中应注意的问题浅析[J].中国集体经济.2011（13）
[2]刘德胜.变电站建筑抗震及抗震加固设计的建议[J].科技情报开发与经济.2011（30）
[3]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（03）
[4]韩冬欢.对钢结构稳定设计的一些见解[J].山西建筑.2009（21）
[5]李艳，崔育家，潘海泽.初始弯曲和初始偏心对钢结构稳定的影响[J].四川建筑.2009（04）
[6]刘利峰.完善高层建筑混凝土结构设计的探讨[J].科技创新导报.2010（23）
作者简介：肖融（1984.10-） 女，籍贯：湖北省洪湖市，现职称：助理工程师，职务：设计经理，学历：大学本科，研究方向：结构设计。