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【摘 要】随着建筑技术的发展，越来越多的建筑形式得到应用。钢结构建筑具有施工周期短、结构重量下、抗震等级高等特点，使其的应用范围在逐年扩大，已成为很多厂房建筑的首选，本文针对钢结构设计中的常见问题进行分析，并提出相应解决办法，望同行给予指导。
【关键词】稳定性；应力；结构
引言
钢结构建筑有着施工周期短、结构荷载较小、抗震性强等优点在厂房建设中被广泛应用，文中根据现行《钢结构设计规范》GB50017-2003的规定，对钢结构设计常见问题进行分析。
一、钢结构的稳定设计的重要性
钢结构的稳定性是钢结构设计中常见的问题，在各种类型建筑的钢结构设计中稳定性都摆在首位，钢结构的稳定问题是钢结构设计中主要的问题之一。如果一旦出现钢结构稳定性问题，就会造成严重的经济损失，甚至会造成人员伤亡。所以我们必须把握好钢结构设计的质量，目前钢结构失稳事故频发，主要原因来源于设计问题，所对钢结构各部位构件的问题性必须清晰，尤其对钢结构中需要进行稳定加固的部位进行针对性设计，所以在设计中必须明确钢结构稳定性的定义，只有这样才能更好保证钢结构的稳定性。
二、钢结构设计中的常见问题及解决方式
稳定问题和强度问题都和建筑的变形有着实质的关系。当柱在荷载过大情况下，容易产生失稳状况，这时侧向挠度会加大柱的弯矩，在柱受到破坏荷载的情况下，柱的强度就会低于轴压强度。钢结构在设计中要保证稳定性就要遵守如下的原则；
1.结构的整体布置要保证整体和各部分都达到稳定性。结构大多数设计要按照平面体系进行设计。例如框架、横梁，这样可以保证平面结构不出现失稳状况，所以在结构的布置上考虑。要在关键节点设置支撑构件，保证结构的平面体系的两侧都必须与结构布置相同。
2.结构的受力计算要和实际计算方法相同，在单层和多层框架结构设计时，会忽略框架稳定性分析，而直接对框架、柱使用稳定计算来代替。在这种情况下计算框架稳定时的柱计算长度系数要通过框架的稳定分析得出，这样才能使柱稳定计算和框架计算相同。但是在实际框架中结构样式繁多，在设计中就会对结构计算进行简算。所以需要设定特殊条件，根据这些假定，框架各柱的稳定参数和杆件稳定计算常用的方法就会根据简化的假定情况得出，在设计过程中必须明确设计的结构符合设定条件时才能应用。
3.结构在稳定计算中必须加强对细部构件的计算。保证细部构件和构件之间的稳定计算一致，结构和设计相互符合。结构设计中对结构结算和构造设计必须提高关注。
4.在进行弯矩传递和非弯矩传递的节点连接中，必须包含足够的刚度和柔度，并对桁架节点减少杆件的偏心设计，这些都是在细部设计中最需要考虑的。但是涉及到稳定性时，建筑在构造要求中必须保证不同的强度要求，还要对特殊情况进行考虑。例如在简支梁抗弯强度设计中对不动支座不仅考虑防止位移，还要让其在平面结构中保持移动。在对整体梁的处理要严格要求，并且支座还必须有一定的阻扭性，同时要保证梁在平面转动和梁端截面自由移动，以满足边界稳定的条件。GB50017-2003《钢结构设计规范》第4.2.5条已经在对梁的支座采取相应的措施，以保证梁截面稳定。
5.在围护结构中要加强对檀条的设计系数。并按GB50017-2003《钢结构设计规范》和CECS102-2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（简称“轻钢结构规程”）相关条文的要求进行平面内及平面外强度、稳定、变形等计算，但对檩条平面外计算长度起决定作用的拉条、斜拉条、撑杆的布置概念较为模糊，特别是斜拉条如何设置、在何处设置撑杆等不十分明确。如《轻钢结构规程》第6.3.5条已明确规定当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点各设一道拉条（或撑杆），斜拉条应与刚性檩条连接。对于前者一般能做到，而对于斜拉条的连接及撑杆的设置往往被设计者所忽视。曾经有设计者将斜拉条上端固定在柔性檩条上，且最上端两根檩条间的拉条仍设置为柔性拉条。对于对称屋面的檩条布置是有条件的，就是屋脊处两边的两根檩条必须连在一起，考虑两侧檩条的拉力平衡；但对于不对称的屋面来说，由于两侧拉力不可能平衡，无论从受力还是传力角度来说这样的布置显然是错误的。所以决定檩条侧向计算长度的拉条、斜拉条、撑杆的布置必须具体问题具体分析，并于计算假定相一致。《轻钢结构规程》第6.4.3条非常明确地规定在最上层墙架处宜设斜拉条，将拉力传至承重柱或墙架柱上。实际上笔者认为屋面檩条侧向斜拉条的设置完全可按墙架檩条斜拉条的方式设置，同时最上端檩条与其相邻的檩条间设置刚性撑杆即可，而无需将最上端檩条改为刚性檩条，通过斜拉条将拉力直接传至屋面梁或桁架弦上。
6.在实际工程设计中有些设计者对屋面或墙架最上端檩条的侧向支撑，如拉条、斜拉条、撑杆能正确设置，但对中间墙面或屋面，如门窗洞口、屋面风机开孔处、屋面天窗（采光窗）等处，经常只设拉条，而漏设斜拉条和撑杆等，根本无法将拉条上的拉力传至承重结构上。
最根本的原因是对拉条和撑杆等构件作用不清晰，造成误解。设计者对条文规范不清晰就会为围护结构在设计上带来钢结构的安全隐患，因为这时钢构件的抗扭力对钢结构的受力很大，同时由于其抗扭力脆弱，造成截面面中工字钢和箱形的截面扭转常数为1：500，最大的扭转剪力会高达30：1，同时受扭构件的受力状态十分复杂，除了因弯矩所产生的扭曲正应力和剪应力还要承受因扭转所产生的正应力和剪力，这时就造成了处理复杂受力状况下的构件处理困难的情况。所以在实际的建筑结构设计中，会在结构布置的问题上最大限度的避免构件受到不规律扭力，并制定有效的防止措施对其保护，如果无法对扭力进行抵抗就需要放弃工字钢梁，而采取闭合箱式梁。
7.在XX电厂的厂房楼结构设计中采用了大量的工字钢梁和宽翼梁。但是由于室内设备工艺和装饰要求，都要在钢梁下悬挂设备，这就造成了吊重荷载力的产生，所以在设计中我们必须考虑到采用有效措施对水平力和结构构件的扭矩影响。我们在一般情况下会采用密铺楼盖或现浇楼板将上翼缘的水平力传导至框架主体上，来达到消除结构梁所产生的扭矩影响。但是当有其他水平力作用在钢梁下部时，梁的实际受力就会受多方面的影响，其中钢梁上翼缘无密铺楼盖或现浇楼板，梁将受到双向弯曲且受扭曲状态；另一种为钢梁上翼缘有密铺楼盖或现浇楼板，可以阻止梁上翼缘的受扭，钢梁仅局部受扭。
三、结束语
钢结构在设计中必须保证结构的稳定性，这是钢结构质量保证根本条件，另外进行结构的受力计算要和实际计算方法相同，以保证设计的合理性。我们在设计中要注意对构造件尺寸的设计，必须符合实际施工要求，对大型结构件的设计必须控制，以提高施工中的效率，保证设计的最优化。
参考文献：
[1]唐群；高层钢结构框架整体稳定性分析[D]；辽宁工程技术大学；2009年.
[2]李众；工业厂房钢结构构件的防腐保护[J]；中国新技术新产品；2009年17期.
[3]朱华；钢结构构件稳定承载力分析简述[J]；赤峰学院学报（自然科学版）；2009年11期.
[4]邓晓华；基于计算的钢结构抗火研究[J]；中国新技术新产品；2011年07期.
[5]高杨；钢结构—碎煤机室系统的动力分析[D]；郑州大学；2010年.
[6]袁继胜；钢结构加工和安装偏差对结构性能影响[D]；郑州大学；2010年.
【关键词】稳定性；应力；结构
引言
钢结构建筑有着施工周期短、结构荷载较小、抗震性强等优点在厂房建设中被广泛应用，文中根据现行《钢结构设计规范》GB50017-2003的规定，对钢结构设计常见问题进行分析。
一、钢结构的稳定设计的重要性
钢结构的稳定性是钢结构设计中常见的问题，在各种类型建筑的钢结构设计中稳定性都摆在首位，钢结构的稳定问题是钢结构设计中主要的问题之一。如果一旦出现钢结构稳定性问题，就会造成严重的经济损失，甚至会造成人员伤亡。所以我们必须把握好钢结构设计的质量，目前钢结构失稳事故频发，主要原因来源于设计问题，所对钢结构各部位构件的问题性必须清晰，尤其对钢结构中需要进行稳定加固的部位进行针对性设计，所以在设计中必须明确钢结构稳定性的定义，只有这样才能更好保证钢结构的稳定性。
二、钢结构设计中的常见问题及解决方式
稳定问题和强度问题都和建筑的变形有着实质的关系。当柱在荷载过大情况下，容易产生失稳状况，这时侧向挠度会加大柱的弯矩，在柱受到破坏荷载的情况下，柱的强度就会低于轴压强度。钢结构在设计中要保证稳定性就要遵守如下的原则；
1.结构的整体布置要保证整体和各部分都达到稳定性。结构大多数设计要按照平面体系进行设计。例如框架、横梁，这样可以保证平面结构不出现失稳状况，所以在结构的布置上考虑。要在关键节点设置支撑构件，保证结构的平面体系的两侧都必须与结构布置相同。
2.结构的受力计算要和实际计算方法相同，在单层和多层框架结构设计时，会忽略框架稳定性分析，而直接对框架、柱使用稳定计算来代替。在这种情况下计算框架稳定时的柱计算长度系数要通过框架的稳定分析得出，这样才能使柱稳定计算和框架计算相同。但是在实际框架中结构样式繁多，在设计中就会对结构计算进行简算。所以需要设定特殊条件，根据这些假定，框架各柱的稳定参数和杆件稳定计算常用的方法就会根据简化的假定情况得出，在设计过程中必须明确设计的结构符合设定条件时才能应用。
3.结构在稳定计算中必须加强对细部构件的计算。保证细部构件和构件之间的稳定计算一致，结构和设计相互符合。结构设计中对结构结算和构造设计必须提高关注。
4.在进行弯矩传递和非弯矩传递的节点连接中，必须包含足够的刚度和柔度，并对桁架节点减少杆件的偏心设计，这些都是在细部设计中最需要考虑的。但是涉及到稳定性时，建筑在构造要求中必须保证不同的强度要求，还要对特殊情况进行考虑。例如在简支梁抗弯强度设计中对不动支座不仅考虑防止位移，还要让其在平面结构中保持移动。在对整体梁的处理要严格要求，并且支座还必须有一定的阻扭性，同时要保证梁在平面转动和梁端截面自由移动，以满足边界稳定的条件。GB50017-2003《钢结构设计规范》第4.2.5条已经在对梁的支座采取相应的措施，以保证梁截面稳定。
5.在围护结构中要加强对檀条的设计系数。并按GB50017-2003《钢结构设计规范》和CECS102-2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（简称“轻钢结构规程”）相关条文的要求进行平面内及平面外强度、稳定、变形等计算，但对檩条平面外计算长度起决定作用的拉条、斜拉条、撑杆的布置概念较为模糊，特别是斜拉条如何设置、在何处设置撑杆等不十分明确。如《轻钢结构规程》第6.3.5条已明确规定当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点各设一道拉条（或撑杆），斜拉条应与刚性檩条连接。对于前者一般能做到，而对于斜拉条的连接及撑杆的设置往往被设计者所忽视。曾经有设计者将斜拉条上端固定在柔性檩条上，且最上端两根檩条间的拉条仍设置为柔性拉条。对于对称屋面的檩条布置是有条件的，就是屋脊处两边的两根檩条必须连在一起，考虑两侧檩条的拉力平衡；但对于不对称的屋面来说，由于两侧拉力不可能平衡，无论从受力还是传力角度来说这样的布置显然是错误的。所以决定檩条侧向计算长度的拉条、斜拉条、撑杆的布置必须具体问题具体分析，并于计算假定相一致。《轻钢结构规程》第6.4.3条非常明确地规定在最上层墙架处宜设斜拉条，将拉力传至承重柱或墙架柱上。实际上笔者认为屋面檩条侧向斜拉条的设置完全可按墙架檩条斜拉条的方式设置，同时最上端檩条与其相邻的檩条间设置刚性撑杆即可，而无需将最上端檩条改为刚性檩条，通过斜拉条将拉力直接传至屋面梁或桁架弦上。
6.在实际工程设计中有些设计者对屋面或墙架最上端檩条的侧向支撑，如拉条、斜拉条、撑杆能正确设置，但对中间墙面或屋面，如门窗洞口、屋面风机开孔处、屋面天窗（采光窗）等处，经常只设拉条，而漏设斜拉条和撑杆等，根本无法将拉条上的拉力传至承重结构上。
最根本的原因是对拉条和撑杆等构件作用不清晰，造成误解。设计者对条文规范不清晰就会为围护结构在设计上带来钢结构的安全隐患，因为这时钢构件的抗扭力对钢结构的受力很大，同时由于其抗扭力脆弱，造成截面面中工字钢和箱形的截面扭转常数为1：500，最大的扭转剪力会高达30：1，同时受扭构件的受力状态十分复杂，除了因弯矩所产生的扭曲正应力和剪应力还要承受因扭转所产生的正应力和剪力，这时就造成了处理复杂受力状况下的构件处理困难的情况。所以在实际的建筑结构设计中，会在结构布置的问题上最大限度的避免构件受到不规律扭力，并制定有效的防止措施对其保护，如果无法对扭力进行抵抗就需要放弃工字钢梁，而采取闭合箱式梁。
7.在XX电厂的厂房楼结构设计中采用了大量的工字钢梁和宽翼梁。但是由于室内设备工艺和装饰要求，都要在钢梁下悬挂设备，这就造成了吊重荷载力的产生，所以在设计中我们必须考虑到采用有效措施对水平力和结构构件的扭矩影响。我们在一般情况下会采用密铺楼盖或现浇楼板将上翼缘的水平力传导至框架主体上，来达到消除结构梁所产生的扭矩影响。但是当有其他水平力作用在钢梁下部时，梁的实际受力就会受多方面的影响，其中钢梁上翼缘无密铺楼盖或现浇楼板，梁将受到双向弯曲且受扭曲状态；另一种为钢梁上翼缘有密铺楼盖或现浇楼板，可以阻止梁上翼缘的受扭，钢梁仅局部受扭。
三、结束语
钢结构在设计中必须保证结构的稳定性，这是钢结构质量保证根本条件，另外进行结构的受力计算要和实际计算方法相同，以保证设计的合理性。我们在设计中要注意对构造件尺寸的设计，必须符合实际施工要求，对大型结构件的设计必须控制，以提高施工中的效率，保证设计的最优化。
参考文献：
[1]唐群；高层钢结构框架整体稳定性分析[D]；辽宁工程技术大学；2009年.
[2]李众；工业厂房钢结构构件的防腐保护[J]；中国新技术新产品；2009年17期.
[3]朱华；钢结构构件稳定承载力分析简述[J]；赤峰学院学报（自然科学版）；2009年11期.
[4]邓晓华；基于计算的钢结构抗火研究[J]；中国新技术新产品；2011年07期.
[5]高杨；钢结构—碎煤机室系统的动力分析[D]；郑州大学；2010年.
[6]袁继胜；钢结构加工和安装偏差对结构性能影响[D]；郑州大学；2010年.