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钢结构设计中稳定性研究与探究

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摘要:随着我国经济的快速发展,人们的居住生活水平也得到了巨大的提升,人们不断寻求更加舒适的居住环境,与此同时也对建筑的设计质量提出了更高的需求。建筑工程项目设计人员,一直致力于改进建筑工程项目施工工艺水平。在众多的新工艺新技术中,钢结构是一种稳定性较高的新型结构,因其具备较强的抗震能力无论是在桥梁工程或者是建筑工程项目中都越来越多应用钢结构类型,使用钢结构不但可有效提升建筑产品使用过程的安全性,同时还满足了新时代城市居民对建筑产品质量的更高要求。本文根据笔者实践相关经验研究分析了当前阶段钢结构设计中存在的稳定性相关问题,并提出一些解决方案,旨在能为钢结构的实践应用提供些许参考和建议。

关键词:钢结构;设计;问题;措施;探析

我国经济飞速发展的同时,建筑行业也获得了长足发展的机遇,建筑行业的迅猛发展促进了钢结构技术的发展与革新,因其较强的性能以及优良的特性,钢结构越来越多的受到建筑工程项目设计人员的青睐,钢结构的自重较轻,实践过程中在建筑设计中应用钢结构,不但可以大大节约建筑施工资源与空间,还可以降低施工的费用支出,有利于建设单位提升企业经营效益,因此在建设工程项目实施过程中,钢结构的应用范围越来越广。实践过程中,应重点把握好钢结构体系的稳定性设计,这是确保工程质量和防治人员伤亡的重要前提,因此钢结构设计时务必需要做好钢结构稳定性的设计,这样不仅可以节约资源还能确保工程项目实施的质量与安全,根据笔者实践相关经验对钢结构稳定性的相关概念进行简要说明。

1钢结构稳定性设计的重要性

当前钢结构虽然因其优良的力学性能而被诸多建筑工程项目所应用,但在很多建筑工程项目实施过程中,往往存在钢结构稳定性能不够理想,钢结构施工质量差强人意等诸多问题,上述这些问题产生的主要原因是,钢结构设计者并未将钢结构体系中的结构以及材料力学性能做到足够清楚,实践中往往存在设计者缺乏稳定性设计相关概念,与此同时,在钢结构的时间施工过程中也未能参照钢结构相关施工规范进行施工,甚至部分工程项目通过偷工减料来实现降低成本的目的,一些关键部位未能按要求高质量的进行施工,进而导致钢结构出现失稳的不良后果,严重的造成经济损失甚至人员的伤亡。综上所述,实践中做好建筑施工中的钢结构稳定性的设计就显得尤为关键,钢结构的稳定性设计不仅关乎工程的质量,也关乎着每一位居住者的生命财产安全,若不重视钢结构稳定性设计,造成钢结构失稳,重者则可能让使得整个工程项目全部倒塌和造成人员伤亡。因此,实践过程中务必作好钢结构稳定性设计已经十分关键,所以在当前的背景下选择研究钢结构设计中的稳定性这一课题,是有实践的价值和意义的。

2钢结构稳定性设计中存在的问题

2.1钢结构稳定性受到诸多因素的共同影响钢结构稳定性受到其构件承载的强度影响,与此同时还受到材料的应力、截面特征等诸多因素的影响。在进行稳定性设计的过程中必须要考虑整体结构的支撑力与抗扭力的性能,同时还应关注在设计建模设计过程中,为了对钢结构进行分析所提出的有关数学模型、假设、边界条件等,当然当前计算机无法模拟和考虑的其他诸多因素也应考虑周全,不能完全依赖计算机软件来进行钢结构设计,还应充分结合实践过程中的经验来辅助设计过程,这样才能有效的将理论与实际的差异化充分考虑,只有充分考虑影响钢结构稳定性的诸多因素才能做好钢结构稳定性设计。

2.2大跨度结构设计中如何反映轴力和弯矩的耦合效应

当前在钢结构实际应用过程中遇到的复杂问题之一便是大跨度结构设计中如何反映轴力和弯矩的耦合效应,通常情形下,在进行大跨度钢结构构件设计过程中假设一个稳定安全系数,通过计算机进行模拟,但实践中并不完全能够真实地反映出网壳结构的真实受力状态,综上所述,预张拉钢结构体系中的稳定设计理论还不是很完善,基于这种状况下,整体与局部的稳定性之间的相互作用关系仍然是值得从业者深入研究的重点问题。

2.3对于钢结构来说,稳定性理论体系不完善

钢结构作为建设工程项目上一项新技术新工艺,其在应用和发展过程中,不可避免的会出现相关的理论体系的不完善,其中稳定性理论体系也不例外,因此因为理论体系的不完善,基于当前的理论体系去思考钢结构设计稳定性的问题就存在很多不确定性因素,因此,实践施工过程中,通常会因为大部分局限于结构参数的不确定性,进而导致结构响应的显著差异,所以,钢结构稳定性设计应着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究。唯有这样,才能确保钢结构应用的顺利开展实施。

3钢结构设计稳定性问题的相关措施

针对当前钢结构设计稳定性的问题,应当找出合理、科学的解决措施,这样才能满足设计的要求,降低因稳定性问题而导致的建设工程事故,基于笔者实践相关经验以下是笔者总结的一些具体实践措施,希望能够为实践中钢结构设计稳定性问题提供些许参考。

3.1尽量减小不确定性因素的影响

钢结构稳定性设计实施过程中,不可避免的存在诸多不确定性的因素干扰。实践过程中唯有不断地减少不确定因素对钢结构进行力学性能的分析和相关的设计影响,可采取进行多个实验进行对比,最终在多个实验方案中选取一个较为合理的方案来确定相关因素与钢结构稳定性之间的关系,唯有这样才能确保满足设计要求和目的。

3.2重视局部稳定与整体稳定的关系

局部稳定与整体稳定之间有着非常重要的关联,务必要高度重视两者之间的关系,部分设计单位单独为了图省事,仅仅依据过去工程项目的经验确定两者直接的安全系数,忽略了局部稳定与整体稳定的关联性,情况较为严重时,还会影响到设计结构的准确性,根本达不到设计的目的,也无法满足稳定性的基本要求,因此,实践中相关设计单位以及从业人员务必高度重视两者之间的关系。

3.3建立完善的预张拉结构理论体系

预张拉结构的分析理论体系的建立与完善对于钢结构稳定性设计是极为关键的,在实施预张拉结构稳定性分析时,务必要有一套较为完善的预张拉结构理论体系,基于这个体系进行行之有效的分析,最终得出较为精准的结论,因此当前急需建立起一套完善的预张拉结构理论体系,为钢结构的稳定性设计提供完善的理论支持。

4结束语

我国经济快速发展,建筑行业也赢来了告诉增长期,基于钢结构所具备的优良性能,实践生产应用过程中,在建筑设计中应用钢结构,具有诸多优点,其不但具有较高的强度,还具有较好的稳定性。钢结构设计的稳定性,分为结构体系的稳定性以及建筑构件的稳定性两个层面。在建筑设计的过程中,相关设计人员有时会因为疏忽或者失误,而导致建筑结构失稳。为了防止这一现象的发生,相关建设工程项目监理人员也应对设计方案进行严格的审核,还要保证钢结构构件整体以及局部的稳定性,要运用正确的计算公式以及模型对结构后设计进行优化,还要掌握钢结构设计中存在的问题,这有利于对结构的优化以及完善。本文基于笔者实践相关经验,探讨了钢结构稳定性设计的重要性、当前钢结构稳定性设计存在的诸多问题,以及基于这些问题提出了相关的解决措施,通过本文的研究与探析旨在能够对实践应用中的钢结构设计中稳定性问题提供参考与借鉴。

参考文献

[1]李国强.钢结构框架体系高等分析与系统可靠度设计[M].中国建筑工业出版社,2006.

[2]童根树著.钢结构的平面内稳定[M].中国建筑工业出版社,2005.

[3]陈骥编著.钢结构稳定理论与设计[M].科学出版社,2001.

[4]陈绍蕃著.钢结构设计原理[M].科学出版社,1998.

[5]李小伟.谈建筑工程结构设计中存在的问题及应对措施[J].建材与装饰,2017(15):84-85.

作者:胡铭珊 单位:九州职业技术学院

涟钢科技与管理杂志责任编辑:张雨    阅读:人次