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【摘要】随着我国国民经济的不断进步，人们对于住宅建设的要求也随之提高，并促进了建筑施工技术水平的提升，不断满足建筑安全与舒适的需要。现阶段，由于具有较高稳定性与抗震度等特点，钢结构在建筑施工中得到了越来越广泛的应用，不仅可以进一步的节省空间，还将给整个工程降低成本。因此，高强度钢材的研发生产已经成为目前亟待探讨和解决的课题，钢结构稳定性设计也成为建筑施工技术进步的重要因素之一。
【关键词】钢结构设计 稳定性问题
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构具有减少工程成本、提高抗震强度、节省空间等优点。高强度钢材的使用，施工技术的发展以及电子计算机的应用使钢结构体系的发展和广泛应用成为可能。钢结构日益发展的同时钢结构设计存在的问题也日益增多，稳定性是一个突出问题。
一、钢结构稳定相关概念
1、影响钢结构稳定的因素
钢结构的稳定分为结构体系的稳定和构件本身的稳定。钢结构的稳定因素包括结构体系的因素、构件本身的因素，由于外界环境的影响，还包括一些随机因素。因此，把影响结构稳定的因素分为以下三类：
(1)结构体系的因素：结构的支撑系统，如钢柱的柱间支撑，钢屋架的上、下弦水平支撐和垂直支撑等。
(2)构件本身的因素：构件的计算长度和截面特性，包括平面内、外两个方向，还包括材料的强度和应力。
(3)随机因素：进行结构分析时运用的数学模型、条件假设，根据有限样本总结出的相关物理量和几何量都存在一定的误差，导致稳定分析的偏差。
2、钢结构稳定设计的原则
（1）结构设计要同时考虑整体和局部的稳定性
当前，我国大部分钢结构设计都是以平面体系为出发点，例如，在桁架设计与框架设计中均是如此。为了使这类平面结构避免发生平面失稳事件，必须从其结构的整体布局作为出发点，设计有针对性的支撑构件。意即：必须保证平面结构构件的结构布置与平面稳定计算之间的一致性。例如，塔架由平面桁架组成，就需要在横隔设置和杆件的稳定之间多加注意。
使用计算简图和结构计算简图应该一致
目前任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予框架稳定计算。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—些典型条件。 GBJI7—88规范对单层或多层框架给出的计算长度系数采用了五条基本假定，其中包括：“框架中所有柱子是同时丧失稳定的，即各柱同时达到其临界荷载”。按照这条假定，框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法，往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的，设计者必须确知所没计的结构符合这些假设时才能正确应用。在实际工程中，框架计算简图和实用方法所依据的简图不—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。这两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相一致。
（3）结构计算和构造设计一致
对于不同的节点连接应设置不同的刚度和柔度，桁架节点应尽量减少杆件偏心。但是涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。处理梁整体稳定时要求不动铰支座的阻止位移和梁绕纵轴扭转，同时允许在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。掌握钢结构稳定性相关的基本概念可以加强了解稳定设计的薄弱环节，明确设计中应该注意的问题。随着钢结构的不断发展，钢结构的理论研究也有了很大发展，设计者应该在了解基本概念的基础上加强稳定分析的理论知识。新型结构的出现也对设计者提出了更高的要求，要在发展中及时了解稳定研究中存在的问题。
二、钢结构稳定性设计的特点
根据钢结构整体稳定性的要求来看，对于其稳定性设计的特点可以分为整体刚度和失稳效应、稳定性分析的整体性、稳定性计算的其他特点等。刚度和失稳效应上根据现在实行的规范，轴心压杆的稳定计算法是通过临界压力求解与折减系数法来实现的：由于杆件能够保持稳定性是结构整体的性能和承载力综合决定的。杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体，因此钢结构稳定性分析和计算必须从整体进行考量。
另外，在弹性稳定计算中，除了需要整体考虑结构的屈曲性能和强度等指标，还有一些其它特点需要引起重视，二阶分析即是必须要考虑的因素，对于钢结构稳定性也是十分重要的，采用二阶分析发，可以针对大变形、大挠度的钢结构进行较为系统准确的分析计算，而对结构内力产生了不能忽视的影响。
三、钢结构稳定性设计中存在的问题
钢结构稳定性问题是指在受到外界扰动的情况下能否恢复到初始状态的性能，在钢结构的使用中，其稳定性会受到其本身或者外界各方面因素的影响，具有一定的随机性，因此，对于钢结构稳定性设计不仅仅要考虑到自身影响因素，还要顾及到外界影响造成的不良后果，才能从根本上阻止各种隐患的发生。
1、钢结构稳定性受到其构件承载强度的影响，其中也包括构件材料的应力、截面特征等，都对钢结构稳定性产生影响。整体结构的支撑力与抗扭力性能也十分重要，包括在设计建模设计为了对结构进行分析所提的假设、数学模型、边界条件以及目前技术水平难以在计算中反映的种种因素，所导致的理论值与实际承载力出现的差异。都是影响钢结构稳定性的重要因素，这些在稳定性设计时都是必须考虑的。
2、目前钢结构稳定性设计中存在的问题是大跨度结构设计中如何反映轴力和弯矩的耦合效应。一般情况下，大跨度结构设计中取一个稳定安全系数，不一定能真实的反应网壳结构的受力状态，因此，预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善的状况下，整体与局部的稳定性之间的相互作用关系也是值得研究的问题。
3、对于钢结构来说其稳定理论也不是十分完善，而通常人们在设计中时却是从完善的角度思考，很多随即因素并没有考虑进去，就去对其稳定性造成严重的影响。在实际工程施工中，因为大部分局限于结构参数的不确定性，就会引起结构响应的显著差异，所以，钢结构稳定性设计应着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究。才能确保钢结构应用顺利进行。
以上都是钢结构构件稳定性设计中存在的问题，只有不断完善相关基础理论研究，加强对影响钢结构稳定性设计的随机因素加强检测和控制，才能从根本上使得钢结构的稳定性问题得到根本解决。
总结
钢结构稳定问题区别于强度问题。其基本构件的稳定性问题，是钢结构设计中的关键问题之一。在实际设计中，设计人员应该明确结构构件的稳定性能，以免在设计过程中发生难以预料的失稳损失。清楚地理解并掌握钢构件整体稳定和局部稳定的概念，对于工程设计人员合理有效地解决钢结构工程中所出现的实际问题，对钢结构构件设计过程中稳定性计算公式的理解与正确运用具有重要的概念基础。只有深入了解这些问题，才会使得钢结构稳定性设计不断改进与完善。
参考文献
[1]张耀春，周绪红。铜结构设计原理[M]京：高等教育出版社，2004：1-2
[2]周绪红，莫涛，刘永健。轻钢交错桁架结构体系与钢框架的对比分析[J]．钢结构20012．
[3]张耀春．武振宇，张文元。值得探讨的若干钢结构稳定问题[J]钢结构工程研究钢结构增刊．2002．223—230
[4]永毓栋，王志骞。钢结构稳定性原理．西安交通大学出版社，1991．
[5]吴文德。浅析钢结构的稳定设计．吉林工程技术师范学院学报，2008
[6]朱步范，罗建华。钢结构稳定性设计计 算要点[J]．新疆石油科技，2008
【关键词】钢结构设计 稳定性问题
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构具有减少工程成本、提高抗震强度、节省空间等优点。高强度钢材的使用，施工技术的发展以及电子计算机的应用使钢结构体系的发展和广泛应用成为可能。钢结构日益发展的同时钢结构设计存在的问题也日益增多，稳定性是一个突出问题。
一、钢结构稳定相关概念
1、影响钢结构稳定的因素
钢结构的稳定分为结构体系的稳定和构件本身的稳定。钢结构的稳定因素包括结构体系的因素、构件本身的因素，由于外界环境的影响，还包括一些随机因素。因此，把影响结构稳定的因素分为以下三类：
(1)结构体系的因素：结构的支撑系统，如钢柱的柱间支撑，钢屋架的上、下弦水平支撐和垂直支撑等。
(2)构件本身的因素：构件的计算长度和截面特性，包括平面内、外两个方向，还包括材料的强度和应力。
(3)随机因素：进行结构分析时运用的数学模型、条件假设，根据有限样本总结出的相关物理量和几何量都存在一定的误差，导致稳定分析的偏差。
2、钢结构稳定设计的原则
（1）结构设计要同时考虑整体和局部的稳定性
当前，我国大部分钢结构设计都是以平面体系为出发点，例如，在桁架设计与框架设计中均是如此。为了使这类平面结构避免发生平面失稳事件，必须从其结构的整体布局作为出发点，设计有针对性的支撑构件。意即：必须保证平面结构构件的结构布置与平面稳定计算之间的一致性。例如，塔架由平面桁架组成，就需要在横隔设置和杆件的稳定之间多加注意。
使用计算简图和结构计算简图应该一致
目前任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予框架稳定计算。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—些典型条件。 GBJI7—88规范对单层或多层框架给出的计算长度系数采用了五条基本假定，其中包括：“框架中所有柱子是同时丧失稳定的，即各柱同时达到其临界荷载”。按照这条假定，框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法，往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的，设计者必须确知所没计的结构符合这些假设时才能正确应用。在实际工程中，框架计算简图和实用方法所依据的简图不—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。这两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相一致。
（3）结构计算和构造设计一致
对于不同的节点连接应设置不同的刚度和柔度，桁架节点应尽量减少杆件偏心。但是涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。处理梁整体稳定时要求不动铰支座的阻止位移和梁绕纵轴扭转，同时允许在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。掌握钢结构稳定性相关的基本概念可以加强了解稳定设计的薄弱环节，明确设计中应该注意的问题。随着钢结构的不断发展，钢结构的理论研究也有了很大发展，设计者应该在了解基本概念的基础上加强稳定分析的理论知识。新型结构的出现也对设计者提出了更高的要求，要在发展中及时了解稳定研究中存在的问题。
二、钢结构稳定性设计的特点
根据钢结构整体稳定性的要求来看，对于其稳定性设计的特点可以分为整体刚度和失稳效应、稳定性分析的整体性、稳定性计算的其他特点等。刚度和失稳效应上根据现在实行的规范，轴心压杆的稳定计算法是通过临界压力求解与折减系数法来实现的：由于杆件能够保持稳定性是结构整体的性能和承载力综合决定的。杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体，因此钢结构稳定性分析和计算必须从整体进行考量。
另外，在弹性稳定计算中，除了需要整体考虑结构的屈曲性能和强度等指标，还有一些其它特点需要引起重视，二阶分析即是必须要考虑的因素，对于钢结构稳定性也是十分重要的，采用二阶分析发，可以针对大变形、大挠度的钢结构进行较为系统准确的分析计算，而对结构内力产生了不能忽视的影响。
三、钢结构稳定性设计中存在的问题
钢结构稳定性问题是指在受到外界扰动的情况下能否恢复到初始状态的性能，在钢结构的使用中，其稳定性会受到其本身或者外界各方面因素的影响，具有一定的随机性，因此，对于钢结构稳定性设计不仅仅要考虑到自身影响因素，还要顾及到外界影响造成的不良后果，才能从根本上阻止各种隐患的发生。
1、钢结构稳定性受到其构件承载强度的影响，其中也包括构件材料的应力、截面特征等，都对钢结构稳定性产生影响。整体结构的支撑力与抗扭力性能也十分重要，包括在设计建模设计为了对结构进行分析所提的假设、数学模型、边界条件以及目前技术水平难以在计算中反映的种种因素，所导致的理论值与实际承载力出现的差异。都是影响钢结构稳定性的重要因素，这些在稳定性设计时都是必须考虑的。
2、目前钢结构稳定性设计中存在的问题是大跨度结构设计中如何反映轴力和弯矩的耦合效应。一般情况下，大跨度结构设计中取一个稳定安全系数，不一定能真实的反应网壳结构的受力状态，因此，预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善的状况下，整体与局部的稳定性之间的相互作用关系也是值得研究的问题。
3、对于钢结构来说其稳定理论也不是十分完善，而通常人们在设计中时却是从完善的角度思考，很多随即因素并没有考虑进去，就去对其稳定性造成严重的影响。在实际工程施工中，因为大部分局限于结构参数的不确定性，就会引起结构响应的显著差异，所以，钢结构稳定性设计应着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究。才能确保钢结构应用顺利进行。
以上都是钢结构构件稳定性设计中存在的问题，只有不断完善相关基础理论研究，加强对影响钢结构稳定性设计的随机因素加强检测和控制，才能从根本上使得钢结构的稳定性问题得到根本解决。
总结
钢结构稳定问题区别于强度问题。其基本构件的稳定性问题，是钢结构设计中的关键问题之一。在实际设计中，设计人员应该明确结构构件的稳定性能，以免在设计过程中发生难以预料的失稳损失。清楚地理解并掌握钢构件整体稳定和局部稳定的概念，对于工程设计人员合理有效地解决钢结构工程中所出现的实际问题，对钢结构构件设计过程中稳定性计算公式的理解与正确运用具有重要的概念基础。只有深入了解这些问题，才会使得钢结构稳定性设计不断改进与完善。
参考文献
[1]张耀春，周绪红。铜结构设计原理[M]京：高等教育出版社，2004：1-2
[2]周绪红，莫涛，刘永健。轻钢交错桁架结构体系与钢框架的对比分析[J]．钢结构20012．
[3]张耀春．武振宇，张文元。值得探讨的若干钢结构稳定问题[J]钢结构工程研究钢结构增刊．2002．223—230
[4]永毓栋，王志骞。钢结构稳定性原理．西安交通大学出版社，1991．
[5]吴文德。浅析钢结构的稳定设计．吉林工程技术师范学院学报，2008
[6]朱步范，罗建华。钢结构稳定性设计计 算要点[J]．新疆石油科技，2008