關鍵詞：鋼結構 穩(wěn)定性

    1、 引言

    穩(wěn)定性是鋼結構的一個突出問題。在各種類型的鋼結構中，都會遇到穩(wěn)定問題。對于這個問題處理不好，將會造成不應有的損失?，F(xiàn)代工程史上不乏因失穩(wěn)而造成的鋼結構事故，其中影響最大的是1907年加拿大魁北克一座大橋在施工中破壞，9000噸鋼結構全部墜入河中，橋上施工的人員75人遇難。破壞是由于懸臂的受壓下弦失穩(wěn)造成的。而美國哈特福特城的體育館網(wǎng)架結構，平面92m×110m,突然于1978年破壞而落地，破壞起因可能是壓桿屈曲。以及1988年加拿大一停車場的屋蓋結構塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落，這兩次事故都和沒有設置適當?shù)奈膿斡嘘P [1]。在我國1988年也曾發(fā)生l3.2 ×l7.99m網(wǎng)架因腹桿穩(wěn)定位不足而在施工過程中塌落的事故。從上可以看出，鋼結構中的穩(wěn)定問題是鋼結構設計中以待解決的主要問題，一旦出現(xiàn)了鋼結構的失穩(wěn)事故，不但對經(jīng)濟造成嚴重的損失，而且會造成人員的傷亡，所以我們在鋼結構設計中，一定要把握好這一關。目前，鋼結構中出現(xiàn)過的失穩(wěn)事故都是由于設計者的經(jīng)驗不足，對結構及構件的穩(wěn)定性能不夠清楚，對如何保證結構穩(wěn)定缺少明確概念，造成一般性結構設計中不應有的薄弱環(huán)節(jié)。另一方面是由于新型結構的出現(xiàn)，如空間網(wǎng)架，網(wǎng)殼結構等，設計者對其如何設計還沒有完全的了解。本文針對這些問題提出了在設計中應該明確在鋼結構穩(wěn)定設計中的一些基本概念，以及對新型鋼結構穩(wěn)定性研究應該了解的一些問題并且應該懂得如何解決這些問題。只有這樣我們在設計中才能更好處理鋼結構穩(wěn)定問題。

    2、 鋼結構穩(wěn)定設計的基本概念

    2.1 強度與穩(wěn)定的區(qū)別[2]

    強度問題是指結構或者單個構件在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下由荷載所引起地最大應力（或內(nèi)力）是否超過建筑材料的極限強度，因此是一個應力問題。極限強度的取值取決于材料的特性，對混凝土等脆性材料，可取它的最大強度，對鋼材則常取它的屈服點。

    穩(wěn)定問題則與強度問題不同，它主要是找出外荷載與結構內(nèi)部抵抗力間的不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，即變形開始急劇增長的狀態(tài)，從而設法避免進入該狀態(tài)，因此，它是一個變形問題。如軸壓柱，由于失穩(wěn)，側向撓度使柱中增加數(shù)量很大的彎矩，因而柱子的破壞荷載可以遠遠低于它的軸壓強度。顯然，軸壓強度不是柱子破壞的主要原因。

    2.2鋼結構失穩(wěn)的分類[1]

    (1)第一類穩(wěn)定問題或者具有平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫分支點失穩(wěn)）。完善直桿軸心受壓時的屈曲和完善平板中面受壓時的屈曲都屬于這一類。

    (2)第二類穩(wěn)定問題或無平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫極值點失穩(wěn)）。由建筑鋼材做成的偏心受壓構件，在塑性發(fā)展到一定程度時喪失穩(wěn)定的能力，屬于這一類。

    (3)躍越失穩(wěn)是一種不同于以上兩種類型，它既無平衡分岔點，又無極值點，它是在喪失穩(wěn)定平衡之后跳躍到另一個穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

區(qū)分結構失穩(wěn)類型的性質(zhì)十分重要，這樣才有可能正確估量結構的穩(wěn)定承載力。隨著穩(wěn)定問題研究的逐步深入，上述分類看起來已經(jīng)不夠了。設計為軸心受壓的構件，實際上總不免有一點初彎曲，荷載的作用點也難免有偏心。因此，我們要真正掌握這種構件的性能，就必須了解缺陷對它的影響，其他構件也都有個缺陷影響問題。另一方面就是深入對構件屈曲后性能的研究。

    2.3鋼結構設計的原則

    根據(jù)穩(wěn)定問題在實際設計中的特點提出了以下三項原則并具體闡明了這些原則，以更好地保證鋼結構穩(wěn)定設計中構件不會喪失穩(wěn)定。

    (1)結構整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求

    目前結構大多數(shù)是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結構不致出平面失穩(wěn)，需要從結構整體布置來解決，亦即設計必要的支撐構件。這就是說，平面結構構件的出平面穩(wěn)定計算必須和結構布置相一致。就如上述的1988年加拿大一停車場的屋蓋結構塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落，這兩次事故都和沒有設置適當?shù)奈膿味斐沙銎矫媸Х€(wěn)。

    由平面桁架組成的塔架，基于同樣原因，需要注意桿件的穩(wěn)定和橫隔設置之間的關系。

    (2)結構計算簡圖和實用計算方法所依據(jù)的簡圖相一致，這對框架結構的穩(wěn)定計算十分重要[3]。

    目前任設計單層和多層框架結構時，經(jīng)常不作框架穩(wěn)定分折而是代之以框架柱的穩(wěn)定計算。在采用這種方法時，計算框架柱穩(wěn)定時用到的柱計算長度系數(shù) ，自應通過框架整體穩(wěn)定分析得出，才能使柱穩(wěn)定計算等效于框架穩(wěn)定計算。然而，實際框架多種多樣，而設計中為了簡化計算工作，需要設定一些典型條件。GBJl7—88規(guī)范對單層或多層框架給出的計算長度系數(shù) 采用    了五條基本假定，其中包括：“框架中所有柱子是同時喪失穩(wěn)定的，即各柱同時達到其臨界荷載”。按照這條假定，框架各柱的穩(wěn)定參數(shù)桿件穩(wěn)定計算的常用方法，往往是依據(jù)一定的簡化假設或者典型情況得出的，設計者必須確知所設計的結構符合這些假設時才能正確應用。在實際工程中，框架計算簡圖和實用方法所依據(jù)的簡圖不一致的情況還可舉出以下兩種，即附有搖擺拄的框架和橫梁受有較大壓力的框架。這兩種情況若按規(guī)范的 系數(shù)計算，都會導致不安全的后果。所以所用的計算方法與前提假設和具體計算對象應該相一致。