建築工程鋼結構設計的穩定性探究

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在受到外界作用力的影響下,建築鋼結構往往會由於結構失穩,那麼,建築工程鋼結構設計的穩定性研究是?

建築工程鋼結構設計的穩定性探究

1 鋼結構穩定性的概念

建築的鋼結構在受到外界干擾力的作用下能否迅速的恢復到建築最初的平衡狀態被人們稱之為鋼結構的穩定設計。在受到外界作用力的影響下,建築鋼結構往往會由於結構失穩,即建築鋼結構構建由原有平衡狀態轉移為另一個平衡狀態,導致建築平衡發生變化,使建築的結構受到破壞,影響建築的使用壽命。因而,為了提高建築的使用壽命,人們逐漸開始對鋼結構建築穩定性分析加強了重視,隨著對結構的受力分析及計算的不斷進步,人們對建築鋼結構的研究開始建立在由外部負載作用,從而導致結構變形的基礎上進行的。由於通常狀態下建築鋼結構受到的外部負載作用以及和鋼結構的失穩受力狀態經過分析,發現其均為非線性受力曲線,因而,我們不難發現,現階段建築的鋼結構的分析曲線均是建立在幾何非線性分析的基礎上的。

2 建築工程鋼結構穩定性具體的分析方法

2.1 靜力法

靜力法就是通過對已經發生微小變形後結構受力條件的模擬分析,將其作為主要的依據建立平衡微分方程式,通過平衡微分方程式的推導,得出臨界負荷值。應用到具體的建築工程中,如果要進行平衡微分方程式的建立,還需要遵守一定的設定條件。首先,鋼結構構件必須是直杆;第二,直杆的壓力應該與之前軸線進行的作用方式相適應。

2.2 能量法

若是鋼結構承載著保守力,則在實際應用中,可以結合已經具有了變形結構的相關受力條件來構建總體的勢能。同樣,若鋼結構處在比較平衡的狀態,則需要計算其總體勢能。要結合相關勢能駐值的原理,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,就是根據平衡狀態下的建築鋼結構體系,對現有的實際鋼結構穩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,也會導致整體的結構體系發生振動。這種情況下產生的鋼結構變形以及振動就會速度加快,這些變化都與鋼結構受到的荷載有一定的關聯。如果荷載值較低,不能滿足鋼結構自身承受的荷載極限值,就會導致鋼結構變形具體方向與加速度方向相反的現象。

3 鋼結構穩定性增加的`相關設計方法

3.1 增強對總體穩定性分析

為了更好地適應現階段我國的建設需求,大力加強建築鋼結構的穩定分析,這就要求我們在實際設計過程中,不要侷限於單一的結構設計思路上來,要將建築鋼結構設計與施工進行充分有效結合。由於每個建築設計要求的不同,其在結構設計過程中也存在著很多的不同,但總體而言,為了增強建築的整體穩定性,在設計中應該儘量選擇技術較為成熟的對稱性結構設計。除此之外,在設計過程中,為了保證建築的穩定性,要對建築包括抗震係數、水平荷載係數等在內的多種設計指標進行綜合考慮,反覆校驗,在進行多項比較後,確定合格適用的建築鋼結構設計方案。

3.2 增加節點連線設計中的穩定性分析

在過去的建築鋼結構計算中,由於設計人員為了對設計流程進行簡化,通常會將建築鋼結構中的相關柱樑連線簡化為剛性連線或者理想的鉸接。但是,一方面,一旦將這些樑柱連線簡化為剛性連線,則由於其夾角不會發生形變這一顯著的缺點;另外一方面,如果將結構的樑柱視為理想化的鉸接那麼在後期計算中這些樑柱則不會對建築鋼結構的彎矩進行傳遞。因而,綜上分析,如果將這些樑柱簡化為完全剛接則會使得建築設計框架的側移量估計值減少,樑柱連線的剛度估計值過高;但如果將這些樑柱簡化成為理想鉸接,則會導致後續建築鋼結構計算時框架側移量過多,樑柱的連線剛度的相關估測值過高,使得建築鋼結構柱體的穩定承載力理論值過大,導致最終建設的建築物由於並沒有如此巨大的穩定性,因而在設計過程中應當適當加強對建築鋼結構節點連線設計中的穩定性分析。

3.3 建立完善的預張拉結構理論體系

對於鋼結構的穩定性設計,預拉力結構分析是非常重要的,需要在相關工作中做一個好工作,有一套比較完整的預拉伸結構體系理論在分析預張力結構,然後根據理論分析結果,為了得到的結果將是比較準確的,然後使鋼結構設計的穩定的目的和要求有保證。

3.4 儘量減小不確定性因素造成的影響

鋼結構穩定性設計的不確定因素是不可避免的。因此,我們應該儘可能地讓相關性和力學效能的分析,對鋼結構設計的不確定因素儘可能減少,並更多的實驗基礎上選擇一個科學的程式,以確定之間的相關性,以滿足設計目標和要求。

3.5 借鑑多種成熟設計經驗

目前,由於技術的發展,現階段的計算機技術也已成為一門較為成熟的技術,因而,在現階段的建築鋼結構設計中的建築鋼結構以及建築平面內的強度還有其建築整體的穩定性計算,均式可以通過計算機技術的方法來進行有效的設計與計算分析。通過計算機的方法不僅在一方面大大縮短了設計者的設計週期,提高了工程的設計效率,另一方面,通過計算機對建築鋼結構進行模擬計算,也大大減少了由於人為計算而產生的計算方面的失誤,從根本上提高了設計的準確度,進一步確保了建築鋼結構的整體設計的合理與準確性。

4 結語

綜上所述,建築工程的快速發展,促使鋼結構廣泛應用於建築工程中,然而鋼結構設計的穩定性直接影響著鋼結構建築的整體質量,必須對其進行嚴格的分析,保證鋼結構設計能夠符合工程對其穩定性

的要求。在具體的設計過程中,還應該根據實際的情況,選擇合適的穩定性計算與分析方法,提高建築工程鋼結構設計質量,推動我國建築工程長遠的發展。