建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性探究
在受到外界作用力的影響下，建筑鋼結(jié)構(gòu)往往會由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，那么，建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性研究是?
1 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念
建筑的鋼結(jié)構(gòu)在受到外界干擾力的作用下能否迅速的恢復(fù)到建筑最初的平衡狀態(tài)被人們稱之為鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計。在受到外界作用力的影響下，建筑鋼結(jié)構(gòu)往往會由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，即建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建由原有平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)移為另一個平衡狀態(tài)，導(dǎo)致建筑平衡發(fā)生變化，使建筑的結(jié)構(gòu)受到破壞，影響建筑的使用壽命。因而，為了提高建筑的使用壽命，人們逐漸開始對鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定性分析加強了重視，隨著對結(jié)構(gòu)的受力分析及計算的不斷進步，人們對建筑鋼結(jié)構(gòu)的研究開始建立在由外部負載作用，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形的基礎(chǔ)上進行的。由于通常狀態(tài)下建筑鋼結(jié)構(gòu)受到的外部負載作用以及和鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)受力狀態(tài)經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)其均為非線性受力曲線，因而，我們不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段建筑的鋼結(jié)構(gòu)的分析曲線均是建立在幾何非線性分析的基礎(chǔ)上的。
2 建筑工程鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具體的分析方法
2.1 靜力法
靜力法就是通過對已經(jīng)發(fā)生微小變形后結(jié)構(gòu)受力條件的模擬分析，將其作為主要的依據(jù)建立平衡微分方程式，通過平衡微分方程式的推導(dǎo)，得出臨界負荷值。應(yīng)用到具體的建筑工程中，如果要進行平衡微分方程式的建立，還需要遵守一定的設(shè)定條件。首先，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須是直桿;第二，直桿的壓力應(yīng)該與之前軸線進行的作用方式相適應(yīng)。
2.2 能量法
若是鋼結(jié)構(gòu)承載著保守力，則在實際應(yīng)用中，可以結(jié)合已經(jīng)具有了變形結(jié)構(gòu)的相關(guān)受力條件來構(gòu)建總體的勢能。同樣，若鋼結(jié)構(gòu)處在比較平衡的狀態(tài)，則需要計算其總體勢能。要結(jié)合相關(guān)勢能駐值的原理，將總體勢能從一階變分為零，以此來得出平衡的方程，再結(jié)合平衡方程來得出分岔屈曲荷載。
2.3 動力法
所謂的動力法，就是根據(jù)平衡狀態(tài)下的建筑鋼結(jié)構(gòu)體系，對現(xiàn)有的實際鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行分析的一種方法。所以，如果在體系中增加一定的干擾，哪怕干擾幅度不大，也會導(dǎo)致整體的結(jié)構(gòu)體系發(fā)生振動。這種情況下產(chǎn)生的鋼結(jié)構(gòu)變形以及振動就會速度加快，這些變化都與鋼結(jié)構(gòu)受到的荷載有一定的關(guān)聯(lián)。如果荷載值較低，不能滿足鋼結(jié)構(gòu)自身承受的荷載極限值，就會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)變形具體方向與加速度方向相反的現(xiàn)象。
3 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加的相關(guān)設(shè)計方法
3.1 增強對總體穩(wěn)定性分析
為了更好地適應(yīng)現(xiàn)階段我國的建設(shè)需求，大力加強建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析，這就要求我們在實際設(shè)計過程中，不要局限于單一的結(jié)構(gòu)設(shè)計思路上來，要將建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工進行充分有效結(jié)合。由于每個建筑設(shè)計要求的不同，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中也存在著很多的不同，但總體而言，為了增強建筑的整體穩(wěn)定性，在設(shè)計中應(yīng)該盡量選擇技術(shù)較為成熟的對稱性結(jié)構(gòu)設(shè)計。除此之外，在設(shè)計過程中，為了保證建筑的穩(wěn)定性，要對建筑包括抗震系數(shù)、水平荷載系數(shù)等在內(nèi)的多種設(shè)計指標進行綜合考慮，反復(fù)校驗，在進行多項比較后，確定合格適用的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
3.2 增加節(jié)點連接設(shè)計中的穩(wěn)定性分析
在過去的建筑鋼結(jié)構(gòu)計算中，由于設(shè)計人員為了對設(shè)計流程進行簡化，通常會將建筑鋼結(jié)構(gòu)中的相關(guān)柱梁連接簡化為剛性連接或者理想的鉸接。但是，一方面，一旦將這些梁柱連接簡化為剛性連接，則由于其夾角不會發(fā)生形變這一顯著的缺點;另外一方面，如果將結(jié)構(gòu)的梁柱視為理想化的鉸接那么在后期計算中這些梁柱則不會對建筑鋼結(jié)構(gòu)的彎矩進行傳遞。因而，綜上分析，如果將這些梁柱簡化為完全剛接則會使得建筑設(shè)計框架的側(cè)移量估計值減少，梁柱連接的剛度估計值過高;但如果將這些梁柱簡化成為理想鉸接，則會導(dǎo)致后續(xù)建筑鋼結(jié)構(gòu)計算時框架側(cè)移量過多，梁柱的連接剛度的相關(guān)估測值過高，使得建筑鋼結(jié)構(gòu)柱體的穩(wěn)定承載力理論值過大，導(dǎo)致最終建設(shè)的建筑物由于并沒有如此巨大的穩(wěn)定性，因而在設(shè)計過程中應(yīng)當適當加強對建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接設(shè)計中的穩(wěn)定性分析。
3.3 建立完善的預(yù)張拉結(jié)構(gòu)理論體系
對于鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計，預(yù)拉力結(jié)構(gòu)分析是非常重要的，需要在相關(guān)工作中做一個好工作，有一套比較完整的預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)體系理論在分析預(yù)張力結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)理論分析結(jié)果，為了得到的結(jié)果將是比較準確的，然后使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定的目的和要求有保證。
3.4 盡量減小不確定性因素造成的影響
鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的不確定因素是不可避免的。因此，我們應(yīng)該盡可能地讓相關(guān)性和力學(xué)性能的分析，對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的不確定因素盡可能減少，并更多的實驗基礎(chǔ)上選擇一個科學(xué)的程序，以確定之間的相關(guān)性，以滿足設(shè)計目標和要求。
3.5 借鑒多種成熟設(shè)計經(jīng)驗
目前，由于技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段的計算機技術(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)計中的建筑鋼結(jié)構(gòu)以及建筑平面內(nèi)的強度還有其建筑整體的穩(wěn)定性計算，均式可以通過計算機技術(shù)的方法來進行有效的設(shè)計與計算分析。通過計算機的方法不僅在一方面大大縮短了設(shè)計者的設(shè)計周期，提高了工程的設(shè)計效率，另一方面，通過計算機對建筑鋼結(jié)構(gòu)進行模擬計算，也大大減少了由于人為計算而產(chǎn)生的計算方面的失誤，從根本上提高了設(shè)計的準確度，進一步確保了建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計的合理與準確性。
4 結(jié)語
綜上所述，建筑工程的快速發(fā)展，促使鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑工程中，然而鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性直接影響著鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量，必須對其進行嚴格的分析，保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠符合工程對其穩(wěn)定性
的要求。在具體的設(shè)計過程中，還應(yīng)該根據(jù)實際的情況，選擇合適的穩(wěn)定性計算與分析方法，提高建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，推動我國建筑工程長遠的發(fā)展。
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