钢结构设计中稳定性的设计方法

来源：建筑设计 浏览：- 发布日期：2024-10-18 08:39:31

厂房钢结构的优点在于其良好的结构强度，自身的重量也较轻，但对稳定性的设计要求较高，对于稳定性设计，通过对长细比的判断，还有对阻尼系数的分析，综合地应用各种不同的设计方法来进行设计，将钢结构的优势充分发挥出来，可有利于实现建筑工业技术的集成化和产业化。可以有效降低碳排放，环保性能更好。今后国内采用钢结构的厂房会越来越多，钢结构厂房设计及相关人员一定会建造出更多经济、合理、安全可靠的钢结构厂房建筑。

1、稳定性设计要点

1）结构选型

为了提高厂房钢结构的稳定性，在选择结构类型的时候，需要考虑下面几个原则。首先，在钢结构平面上要尽量做到对称、规整，并且比较简单，而且要尽可能使刚度和质量的中心重合到一起，这样在遇到地震时，可以防止结构出现扭转效应，保证结构的安全性。其次，尽量不要使用角部重叠或者是细腰型的钢结构，也不能使用内凹、外凸型的，设置的钢结构构件必须是上下贯通的，钢结构底部一般采用L型、T型以及U型几种结构，这样可以减轻自然灾害带来的影响，使结构更加地稳定。

2）防腐设计

降雨、日照或者是大雾，对于钢结构也会产生影响，会导致其受到腐蚀，降低结构的稳定性。对于厂房钢结构来说，比较常见的情况就是电化学腐蚀。为了应对腐蚀情况，需要根据地区的实际环境条件为钢结构设置相应的抗腐蚀性表面涂料，确保其在高温、高湿环境下也可以有良好的耐腐蚀性。

3）构件设计

对于钢结构来说，构件设计对其稳定性的影响是很大的。首先应用的型钢材料必须符合钢结构设计标准的要求，同时还能够满足厂房钢结构在节点连接上的需要。其次，在对构件进行安装的时候，要确保其整个结构都是平衡的，这样结构的力学传导以及扩散性才会比较好。最后，要合理地运用二阶法，使得柔性结构也能有足够的稳定性，就算有了一定的形变，对于结构的影响也可控制在可以接受的范围内，而不会对结构安全产生过大影响。

4）加固设计

首先，需要加固构件的截面，在进行设计的时候，可以一个杆件受弯设计成多个受弯，分散集中载荷，这样就可以对钢结构顶部的支撑力进行调整。对于支座和筒支进行连接的位置使用钢结构，并通过撑杆来进行支撑，同时还要对钢结构的连续结构位置进行一定的调整，确保预应力拉杆可以为结构提供界面内力。其次，要加固节点部位。需要对钢结构的受力情况，施工的条件以及要求等进行分析，通过焊接铆钉或者是螺栓的方式来加固衔接位置，有必要的话也可以进行混合连接，将高强螺栓的优势体现出来。

5）防火设计

厂房钢结构缺少耐火性，一旦环境温度超过540℃，钢结构负载能力就会快速地降低，结构也会失去平衡稳定性。所以对于钢结构防火设计，首先就是要使用具有良好防火性能的涂料，有比较高的粘性，要有很厚的涂层，使其具有良好的阻燃性，也就能够赋予钢结构更强的防火性能。其次，在施工的过程中，可以采用防火板来保护钢结构，对钢结构进行包敷保护，提高钢结构的防火性能。

2、稳定性计算方法

1）分析阻尼数值

要想钢结构有良好的稳定性，就需要对阻尼数值进行分析，阻尼比的波动一直都比较稳定的话，钢结构才会有比较好的稳定性。

2）判定长细比

在进行钢结构设计的时候，结构的稳定性会随着长细比判定数值的增加而降低。所以在进行设计时，必须要根据设计规范要求，对相关的因素进行全面的考虑，要做好对于长细比的分析工作。对于长细比的分析，比较常用的方法就是计算和几何方法，必须要对长细比进行合理的控制，不能超出承载力范围，这样获得的参数才会比较准确，才可以用来进行钢结构设计，保证它的稳定性。

3）静力设计法

这种方法是根据钢结构稳定性的最大承载力来计算它的弹性系数。当应用这种设计方法的时候，首先基本的要求就是力学模型要与结构相符，这样才可以确定使用哪种微分方程。其次，如果钢结构材料的应变和应力是和胡克定律的线性关系相符的话，就可以采用静力计算法。还有一点就是，需要静力计算模型可以将结构的弹性受力准确地反映出来。最后，要进行合理的施工操作，确保施工精度。

4）动力设计法

根据钢结构的动态稳定性展开的设计和分析。如果采用这种设计方法的话，首先需要钢结构应力，可以将震动加速和结构变形准确地反映出来，能够体现出钢结构的轻微震动。其次，采用这种设计方法，可以对加速度和结构型面方向之间的关系进行平衡，假如静态荷载数值出现变化，结构也会处于静力稳定状态。第三点就在于如果钢结构的形变方向和加速度是一致的话，就代表着这个结构能够承载最大的负载，通过应用动力设计法，就可以消除干扰，钢结构就会变得相对稳定。最后还可以按照结构的载荷判断静态和动态之间的界限，同时将临界载荷归类为不稳定的负荷，然后可以假设振荡频率是零来分析钢结构的稳定性。

5）塑性设计法

塑形设计法指的是，标准塑性载荷与安全系数的乘积要大于钢结构的构件强度。首先，在钢结构内部强度的构造分析中，会运用一阶塑性分析或刚性分析。其次，在重新分配结构内力时，可运用塑性设计法，使材料结构能够符合结构可塑性的分析要求。最后，在对法兰尺寸及限制横截面进行设计时，可运用塑形设计法来反映钢结构材料的范围，并准确凸显其稳定性结构的特点，提升结构安全度。

3、稳定性设计中需要注意的问题

在厂房钢结构设计的时候，一般钢结构跨度现国内常用的有6-24米，30米以上的一般称为大跨度钢结构。一般厂房钢结构分为横向和纵向跨度。而对于横向和纵向跨度结构，分别有着相应的标准和规定。在布置钢结构的时候，不能只是考虑奇特的建筑造型，这样就很难保证钢结构的抗震能力。所以在布置钢结构平面的时候，平面宜对称布置，且规则，这样在遇到地震的时候能够保持其足够的稳定性，而不会受到太过严重的破坏。对于吊车吨位大的厂房设置制动桁架来抵抗横向水平荷载。如今，各个领域都在应用各种各样的计算机软件技术，建筑行业对于钢结构的设计，同样也需要应用计算机分析软件进行辅助。利用计算机软件可以更好地计算钢结构的平面构件的强度以及它的稳定性，准确性更高，也更有效率，有助于提高设计质量。