钢结构设计中稳定性分析探讨.pdf

第 3 6卷第 3期 2 0 1 4年 6月 甘肃冶金 GANS U METALLURGY Vo 1 ． 3 6 No ． 3 J u n ． ， 2 0 1 4 文章编号 1 6 7 2 4 4 6 1 2 0 1 4 0 3 0 1 4 2 0 3 钢结构设计 中稳定性 分析探讨 王 多祥 ， 靳 同良 兰州有色冶金设计研究院有限公司 ， 甘肃兰州7 3 0 0 0 0 摘要 无论是建筑工程， 还是桥梁工程都离不开钢结构设计， 钢结构设计中的稳定性设计对于整个工程的质量是 至关重要的。在现代工程史上有很多重大事故都是钢结构不稳定， 在外界条件发生巨大变化时， 出现结构失稳， 建 筑物倒塌的情况， 造成严重的经济损失 ， 为此加强钢结构设计中的稳定性， 对于工程质量的控制和预防工程事故发 生是很有必要的。本文主要分析了现阶段钢结构设计 中稳定性的相关问题， 并针对这些问题提出了一些解决的 办法 。 关键词 钢结构 ； 设计 ； 稳定性 ； 问题 ； 措施 ； 探讨 中图分类号 T U 3 9 1 文献标识 码 B S t a b i l i t y An a l y s i s i n t h e De s i g n o f S t e e l S t r u c t u r e W ANG D u o x i a n g ，J I N T o n g l i a n g L a n z h o u E n g i n e e r i n g＆R e s e a r c h I n s t i t u t e o f N o n f e o u s Me t a l l u r g y C o ． L t d ． ， L a n z h o u 7 3 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t W h e t h e r c o n s t r u c t i o n e n g i n e e ri n g ，a l l b ri d g e e n g i n e e ri n g c a n n o t d o w i t h o u t t h e s t a b i l i t y o f s t e e l s t ruc t u r e d e s i g n ． d e s i g n i n t h e d e s i g n o f s t e e l s t ruc t u r e i s c ruc i a l f o r t h e q u a l i t y o f t h e w h o l e p r o j e c t ． I n t h e mo d e ru h i s t o r y o f e n g i n e e r i n g， ma n y m a j o r a c c i d e n t s a r e c o n t ri b u t e d t o s t e e l s t ruc t u r a l i n s t a b i l i t y ． I n c a s e o f t h e e x t e r n a l c o n d i t i o n s c h a n g e ． t h e s t ruc t u r a 1 i n s t a b i l i t y l e a d s t o b u i l d i n g c o l l a p s e ，r e s u l t i n g i n s e r i o u s e c o n o mi c l o s s e s ．S t r e n g t h e n i n g o f s t a b i l i t y i n t h e d e s i g n o f s t e e l s t ru c t u r e for t h e e n g i n e e r i ng q ua l i t y c o nt r o l a nd p r e v e nt i o n o f a c c i d e nt s a r e n e c e s s a ry ．Th i s p a p e r ma i n l y a n a l yz e s t he i s s u e s r e l a t e d t o s t a b i l i t y d e s i g n o f s t e e l s t ruc t ur e i n t h e pr e s e n t s t a g e，a n d p ut s f o r wa r d s o me s o l u t i o n s t o t h e s e p r o b l e ms ． Ke y W o r dss t e e l s t r u c t ur e； de s i g n； s t a b i l i t y； p r o b l e m ； me a s u r e； s t ud y 1 引言 随着我 国经济 的高速发展 ， 各种钢结构 的工程 也都在陆续施工， 为 了减少不必要的经济损失， 把握 好钢结构设计 中的稳定性设计 ， 是极为重要的。 目 前 ， 钢结构体系中的稳定性设计已经成 为建筑结构 行业十分重视的问题 ， 也是该行业发展 的一个趋势 和推动我国建筑行业发展的 目标 ， 做好钢结构稳定 性的设计 ， 不仅可以节约资源 ， 还能够确保工程的施 工质量和减少人员的伤亡。 2 钢结构 稳定性设计的重要性 目前 ， 在很多钢结构 的建筑中都普遍存在钢结 构稳定性差的问题 ， 出现这样 的问题主要是设计者 没有把钢结构 中的结构 和材料 的力学性 能了解清 楚 ， 缺乏稳定性设计 的相关概念 ， 另外在施工的过程 中也没有按照严格 的施工规范 ， 有的为了降低成本 ， 偷工减料 ， 关键部位没有保证施工的质量 ， 最后导致 钢结构出现失稳的现象 ， 造成重大 的经济损失和人 员伤亡。为此做好建筑施工 中的钢结构稳定性 的设 计是极为重要的， 他不仅关乎工程的质量 ， 也还关乎 人们的生命安全 ， 一旦 出现钢结构失稳的现象 ， 轻者 使建筑 中的某一个方面出现 问题 ， 重者则能够让整 个工程全部倒塌 和造成人员伤亡。现阶段 ， 做好钢 结构稳定性设计 已经迫在 眉睫 ， 只有注意 了稳定性 设计存在问题 ， 针对问题采取相应的措施 ， 这样才能 够更好的推动建筑中钢结构的进一步发展。 3 钢 结构 稳定性设计 中的 问题 虽然钢结构体系在很多工程中得到了广泛的应 用 。 但是要想取得进展 ， 在钢结构稳定性设计方面还 需要注意一些问题。 ’ E- m 。 。 。 a i I G S L Y 踊 J L 1 6 2 6 - c 0 m 第 3期 王多祥， 等 钢结构设计中稳定性分析探讨 1 4 3 1 在钢结构稳定性设计的研究 中存在着多种不 确定影响 ， 像 材料 的力学性能 、 几何 变形和初始变 形 。此外在确定与稳定性有关 的几何量及 物理量 时， 主要是根据以往的经验来分析 ， 没有结合具体的 情况进行细致 的分析， 这也是不确定性 的影响。设 计人员在进行稳定性分析的时候 ， 会初步建立与之 相关的模型 ， 这些模 型本身就存在着一定的不确定 性 ， 如果应用到工程实 际中同样也会引入不确定性 因素。 2 钢结构稳定性设计 中， 需要注意整体稳定与 局部稳定的关系 ， 特别是一些大跨度 的钢结构。虽 然根据以往的经验可以确定整体稳定与局部稳定之 间的安全系数 ， 但是没有结合具体的工程情况 ， 来确 定一个较为科学 的安全系数 ， 是不能够 真实反映整 体稳定与局部稳定两者之间关系的。 3 钢结构稳定性设计中的另一个重要体系就是 预张拉结构体系， 以往的预张拉结构体 系的理论都 不是很完善 ， 没有一个完整合理 的理论 体系来分析 预张拉结构中的稳定性 ， 在工程应用中依然采用的 是先前的理论体系， 因此需要建立一个 完善科学的 预张拉结构体系理论 。 4 在钢结构稳定性设计中 ， 梁与柱的稳定性设 计也是一个重要环节 ， 因为梁和柱是整个钢结构体 系中最为基础的部分 ， 如果梁 和柱的稳定性没有保 障， 更不用谈整个钢结构的稳定性 ， 因此需要注意梁 和柱的稳定性和了解两者之间的力学效应。 4 钢结构稳定性设计的难点 目前 ， 在进行钢结构稳定性设计 中难以控制好 不确定因素对钢结构稳定性 的影响。一些工程在进 行结构稳定性设计和分析 的时候， 都是采用 以往的 经验来确定相关关系， 没有结合到具体 的工程来 确 定一个合理 、 科学 的相关关系。在根据 以往 的经验 确定相关关系的时候 ， 就像是多次统计后得 出的一 个结果一样 ， 存在着一定的不确定性和科学性 ， 是不 能够作为实际工程分析的。在对相关数据进行统计 的时候 ， 难以确保每一个数据的准确性 ， 同时也难 以 结合具体的工程来验证这些数据的准确性 ， 这样就 给钢结构稳定性设计和分析带来 了不确定性因素， 使得稳定性设计没有实际意义和相关分析不具有时 效性。因此要想做好钢结构稳定性 的设计 ， 不解决 上述难点 ， 将不确定性 因素对稳定性设 计的影 响降 到最低 ， 是不能够确保稳定性设计和分析具有时效 性 的 5 钢 结构 稳定性设计 的相关原则 5 ． 1 计算方法与结构简图保持一致 现阶段 ， 在进行框架结构分析的时候 ， 通常是不 会采用框架稳定性分析 的， 而是直接进行框架柱的 稳定计算 ， 在采用这种方法的时候 ， 一定要确保框架 结构计算所给出的基本假定 ， 然后根据结构简 图确 定实际的结构尺寸， 再根据相应的计算 l方法进行稳 定计算。此外若结构简图和计算方法不一致时， 需 要调整所使用的计算方法， 而不能去修改结构简图， 这样才能确保钢结构稳定性分析的要求和设讨‘ 的实 效性 。 5 ． 2 钢结构布置达到稳定性要求 在进行钢结构布置的时候 ， 一定要确保每一个 环节 的稳定性要求 ， 不能够为了简单 ， 只是注重容易 出现问题的环节。在出现平面失稳的情况时 ， 不能 置之不理 ， 需要设计必要 的支撑构件来 消除平面失 稳的现象。此外还需要注意杆件的稳定和平面横隔 设置之间 的关 系 ， 确 保两 者都满 足稳 定性设 计 的 要求 。 5 ． 3 细部构造与构件稳定性计算方法相符合 在钢结构稳定性设计 中， 细部构造一定要和构 件的稳定性计算 的方法 相符合 ， 像在进行梁的稳定 性计算时， 不能够用计算梁刚度的方法去计算梁的 强度 ， 这样的计算是不科学 的、 不合理的 ， 为此需 要 保持构件与细部构造稳定性计算方法的相符性 ， 这 样才能确保稳定性计算的实际效用 。 6 针对 问题提 出的相关措施 针对稳定性 的问题 ， 找 出合理 、 科 学 的解决 办 法 ， 这样才能满足设计 的要求 ， 降低因稳定性问题而 出现事故的发生率 ， 以下是一些具体的措施。 6 ． 1 尽量减小不确定性因素的影响 钢结构稳定性设计 中， 是不可能避免不确定 因 素影响的。为此只有尽量的减小不确定 因素为钢结 构进行力学性能的分析和相关 的设计 ， 也可根据众 多的实验 ， 最终选择一个较 为合理的方案来确定相 关关系 ， 也只有这样才可以满足设计要求和 目的。 6 ． 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重要关系， 需要 重视两者之间的关系 ， 有些单位为了省事 ， 只是根据 以往 的经验确定两者直接 的安全系数 ， 这样在进行 相关 问题 的分析时， 就会存在很大的误差 ， 严重影响 到设计结构的准确性 ， 更不用说达到设计的 目的 ， 满 足稳定性 的要求 ， 为此 需要 特别 重视 两者 之 间的 关系。 6 ． 3 建立完善的预 张拉结构理论体 系 预张拉结构的分析对于钢结构稳定性设计是极 为重要 的， 是需要做好这方 面的工作的。在进行预 濡 E ．，m 。a蛸i] 6 c o rn1e l 确 瓣 嘲 蹦 ， U l 一 lt 【J 1 4 4 甘肃冶金 第 3 6卷 张拉结构的分析时 ， 一定要有一套完善的预张拉结 构理论体系， 根据这个体系进行分析 ， 最终得出准确 的结果 ， 为此需要建立一套完善 的预 张拉结构理论 体系 ， 确保钢结构稳定性设计的要求和 目的。 7 结语 总而言之 ， 在具体的工程中， 需要根据工程的实 际情况 ， 来进行钢结构的稳定性设计 ， 以免在投入使 用的过程 中出现失稳 现象 ， 造成 重大 的安全事 故。 我们只有深入的了解在钢结构稳定设计 中的问题 ， 及时加以解决 ， 这样才能够进一步完善钢结构稳定 设计理论 。 参考文献 [ 1 ] 陈超． 浅谈建筑结构设计中建筑的稳定性[ J ] ． 科技 风 ． 2 01 1 ． [ 2 ] 杨文惠， 王燕． 半刚接钢框架柱的稳定分析方法[ J ] ． 钢结构， 2 0 0 5 ． [ 3 ] 宗梓． 重视钢结构设计稳定性消除安全隐患[ N] ． 中 华建筑报 ， 2 0 1 0 ． [ 4 ] 常凤杰． 钢结构设计简单步骤与设计思路 [ J ] ． 黑龙江 科技信息 ， 2 0 1 1 ． 收稿 日期 2 0 1 4 一 O 1 - 1 0 作者 简介 王多祥 ， 男 ， 结构 工程师 ， 2 0 0 3毕业 于兰州理 工大 学土木 工程专业 。主要从事结构设计工作。 上接 第 1 2 2页 需要注意系统油温是否偏高 液压油理论温度范 围 在 1 5 ～ 6 5℃ ， 但正常使用温度控制在 2 5 ～ 5 5℃之间 较为合适 ， 若偏高则需降低油温， 可以开启配置的 液压油冷却器。但因推焦 时导焦栅处火焰较大 ， 紧 挨导焦栅的橡胶软管较 多， 被烧损 的橡胶软管也较 多， 这对液压系统的维护费用造成很大冲击 ， 火焰大 的原因较多， 例如焦炭不够成熟 ， 炉温控制不合理 ， 推焦地面除尘效果不理想 。 焦炉机车液压系统操作人员在操作时需要杜绝 野蛮操作 ， 我厂机车液压控制系统采用 的是西 门子 自动控制系统 ， 操作方式分 为手动操作 、 自动操作 、 点动操作 、 紧急操作 四种模式 ， 手动和 自动操作模式 受 自动控制系统控制， 现场各限位开关参与控制 ， 限 位开关信号反馈到系统后系统动作停止 ， 点动模式 和紧急模式不受 自动控制系统控制 ， 将操作模式转 换到这两种模式上 ， 操作司机在操作 时常出现快速 连续点动操作方式 ， 该操作方式导致 的直接后果是 液压系统压力瞬 间升高 ， 可 以从 8 MP a上 升到 1 2 MP a ， 对液压系统管路造成极大 冲击， 极易导致液压 管路密封件泄漏 ， 使液压系统非正常损坏 ， 机车非计 划停机检修。 4 结语 综上所述 ， 液压系统故 障的判断及处理的基本 思路 ， 首先排除电气方面故障 ， 可 以全程手动 缒阀， 若系统不能正常动作则可确认 电气方面没有故 障； 另外 当操作时用铁器靠近 电磁 阀线圈， 若发现有磁 性但机构仍不动作也可排除电气方面故障。其次检 查各分支系统阀组是否有异物堵塞， 分支系统阀组 功能是否紊乱 ， 液压油 内是否有细小颗粒杂质， 阀块 是否堵塞 ， 主系统供油 阀组是 否堵塞 ， 管路是否堵 塞 ， 回油 阀组是否堵塞 。从这几方 面人手均可最终 判定液压系统的故障点。同时液压系统的 日常维护 也需跟上 ， 发现小问题及时处理 ， 否则小问题就会发 展成大故障。 收稿 日期 2 0 1 4 ． 0 2 1 0 眦 E- m ㈣ a i l G S L Y J I I 2 6 一