鋼結構建築的穩定性設計、在各種類型的鋼結構中,結構失穩造成的傷亡事故時有發生、要更好地保證鋼結構穩定設計中構件不失穩定,保證工程質量及使用安全。
一、鋼結構穩定性的概念。
鋼結構強度小或失穩都會造成結構破壞,但是強度與穩定的概念並不相同、鋼結構的強度是一個應力問題,指結構或者單個構件在穩定平衡狀態下由荷載引起的最大應力(或內力)是否超過建築材料的極限強度、鋼材以其屈服點作爲極限強度、而穩定是一個變形問題,構件所受外部荷載與結構內部抵抗力間是不穩定的,關鍵是找出這一不穩定的平衡狀態,避免變形急劇增長而發生失穩破壞。
1、鋼結構穩定性設計要點。在符合鋼結構設計的一般原則前提下,要保證鋼結構的穩定性還需滿足以下條件:
2、鋼結構布置必須從體系和各組成部分的穩定性要求整體考慮,目前鋼結構大多是按照平面體系進行設計,如桁架和框架、保證平面結構不出現平面外失穩,要求平面結構構件的平面穩定計算需與結構布置相一致,如增加必要的支撐構件等。
3、實用計算方法所依據的簡圖與結構計算簡圖保持一致中層或多層框架結構設計框架穩定分析通常是省略的,只進行框架柱的穩定計算、由於框架各柱的杆件穩定計算的常用力法、穩定參數等是依據一定的簡化典型情況或假設者得出的,因此設計者要能保證所有的條件符合假設時才能應用。
二、建築鋼結構設計
1、基本原則。建築鋼結構的設計必須符合一定的原則,確保所設計的結構合理,安全可靠。
①所做結構設計應符合建築物的使用要求,有足夠的強度、剛度和穩定性,有良好的耐久性。
②所設計結構應盡可能節約鋼材,減輕鋼結構重量;盡可能縮短制造、安裝時間,應便於運輸、便於維護,減少成本。
③盡量注意美觀,對於外露結構有一定建築美學要求。
三、建築鋼結構的優勢與不足
1、鋼結構的材料優勢。鋼結構是用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼制造而成的,和混凝土等其它材料的結構相比,鋼結構具有諸多優勢:首先,鋼材的強度高,塑性和韌性好、強度高使其適用於跨度大或荷載很大的構件和結構,而塑性和韌性好對動力荷載的適應性較強,不會輕易因超載而突然斷裂、鋼結構還具有良好的吸能能力和延性,這賦予了鋼結構優越的抗震性能。其次,鋼材內部組織接近於勻質和各向同性,在一定的應力幅度內鋼材的反應幾乎是完全彈性的,加之冶煉和軋制過程中材質波動的範圍小,因此,鋼結構的實際受力情況和工程力學計算結果比較符合,有助於提供設計施工的精確性。
2、鋼結構在建築上的應用優勢。鋼結構所具備的上述特點使其在建築應用上具有磚混結構、混凝土結構所沒有的獨特優勢。首先,鋼結構自重輕,且延性好,因此所建建築的抗震性能優良,因其總質量小,地震力效應相應也小,而其良好的延性也能對地震效應起到緩衝作用、混凝土施工時管道般需要在梁底通過,這樣會佔用較大空間,使樓層淨高減少、而使用鋼結構可在梁腹板處開孔走管道,因此建造相同的樓層高度,採用鋼結構可達到提高層間淨高的效果。此外,與傳統結構需要“肥梁胖柱”才能建造較大開間相比,由於鋼結構輕質高強,因此可以簡中實現大跨與復雜幾何結構,創造開放式住宅。
鋼結構自重輕、強度高、工業化程度高等優點,在建築工程中得到了廣泛的應用,同時鋼結構建築還符合國家的可持續發展戰略、發展鋼結構建築對提高城市建設水平有很大作用、在鋼結構設計中要充分考慮材料的優缺點,綜合考慮各方面的因素加強對結構的整體穩定、局部穩定以及平面外穩定的設計,克服結構設計缺陷,避免出現失穩事故,加快鋼結構應用領域的發展。