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钢结构因具有自重轻、强度高、工业化程度高等优点，在建筑工程中得到了广泛的应用，另一方面，因其结构失稳破坏造成的人员伤亡、财产损失的事故案例也层出不断，而失稳破坏的原因通常是结构设计缺陷所致。论文通过对钢结构稳定性设计的概念、原则及分析方法的总结，结合工程设计实践谈谈对钢结构稳定性设计的体会本文在分析钢结构强度与稳定的区别、钢结构稳定性研究中存在的问题、钢结构设计的原则与特点的基础上，对钢结构的设计进行阐述。
钢结构 结构稳定 结构设计 加固
与国外相比，我国钢结构建筑的发展相对滞后，在我国钢产量连年居世界首位，钢结构建筑的建造条件基本成熟的前提下，钢结构技术仍未得到有效推广，是颇值得令人深思的。目前我国建筑设计界普遍存在着对钢结构建筑认识不足，观念落后；对钢结构体系积极性不高，管理跟不上等问题。这些都严重阻碍着钢结构建筑在我国的进一步发展。
由于设计者的经验不足及对结构整体和构件的稳定性不够清楚，钢结构设计中易出现结构失稳事故，对于这个问题处理不好，将会造成不应有的严重损失。稳定性是钢结构工程设计中需要重点考虑的内容之一。
现实生活中因钢结构失稳造成的工程事故案例也较多，如美国哈特福特城的体育馆平面92m×110m的网架结构，突然于1978年坠落地面，原因是由于压杆屈曲失稳；1988年我国也曾发生13.2m×18.0m钢网架因腹杆稳定不足在施工过程中塌落的事故；2010年1月3日下午，昆明新机场38m钢结构桥跨突然垮塌，造成7人死亡、8人重伤、26人轻伤，原因是桥下钢结构支撑体系突然失稳， 8m高的桥面随即垮塌下来。从上述案例可以看出，钢结构失稳破坏的原因通常是其结构设计不合理，存在结构设计缺陷所致，要从根本上杜绝此类事故的发生，钢结构稳定性设计是关键。
1 钢结构体系稳定性研究现状
迄今为止，对钢结构基本构件的理论问题的研究已较多，基于各种数值分析的稳定分析已较成熟。但对构件整体稳定和局部稳定的相互作用的理论和设计应用上还有待进行深入的研究。由于结构失稳是网壳结构破坏的重要原因，所以网壳结构的稳定性是一个非常重要的问题，正确的进行网壳结构尤其是单层网壳结构的稳定性分析与设计是保证网壳的安全性的关键。自六十年代以来，网壳结构的非线性稳定性分析一直是国内外学者们注意的焦点。英、美、德、意大利、澳大利亚、罗马尼亚、波兰等国的研究人员进行了多方面的理论方面的理论分析和研究。各种方法如牛顿 - 拉斐逊迭代法、弧长法、广义逆法、人工 弹簧法、自动求解技术、能量平衡技术等使跟踪屈服问题全过程，得到结构的下降段曲线成为可能。国内学者关于网壳结构稳定性也进行了大量研究。 在国外研究的基础上，通过精确化的理论表达式、合理的路径平衡跟踪技术及迭代策略，实现了复杂结构体系的几何非线性全过程分析，取得了规律性的成果。同时利用随机缺陷模态法和一致缺陷模态法两种方法，对网壳结构各种初始缺陷的影响进行研究，较好地描述了结构的实际承载过程。也有一些学者进行了实验方面的研究，对不同分析方法的有效性和精确性进行了说明。对网壳结构的动力失稳机理、稳定准则、动力后屈曲等问题进行了研究。 对于像网壳结构这类缺陷性敏感结构在强风和地震作用下的动力稳定性研究，由于涉及稳定理论和震动理论，所以难度较大，目前研究成果还很有限。
2 强度与稳定的区别
稳定问题是力学中的一个重要分支，与强度问题有着同等重要的意义。结构的稳定分析是结构分析的重要组成部分。半个多世纪以来，随着新材料、新技术突破性的发展，大跨度空间结构在世界范围内得到了广泛的应用。随着国家经济实力的增强和社会发展的需要，最近几年各种大跨度结构在我国也得到了大量的应用。这些大跨度空间结构具有极强的几何与材料非线性特征，杆件单元以承受轴向力为主，此时结构的承载能力常由其稳定性所控制，结构失稳时具有和脆性断裂相似的特性，即结构的失稳破坏往往突然发生，没有明显的征兆。这种破坏常会造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失，因此对这类结构的稳定性能特别是双重非线性稳定理论的研究具有特别重要的意义。失稳的真正含义是几何突变，即在任意微小的外力干扰下物体或结构的几何形状发生极大的改变。在撤除了这个任意微小的外力后，物体或结构并不恢复到原来的几何形状。事实上稳定的定义并非统一，关键在于将这种现象放在哪一种理论系统中研究。一种被广为接受的解释是：失稳的发生意味着稳定平衡向不稳定平衡的转移而达到一个新的稳定的平衡。可能发生平衡转移的那个瞬间即为临界状态。关于稳定平衡或不稳定平衡的定义及其判断成为我们关注的重点。从力学上讲，当局部杆件发生失稳时，应力急剧下降，相邻构件必须承担起本由失稳构件承担的荷载使得应力发生重分布。如相邻构件能够承担重分布的荷载，则结构是稳定的，否则结构是不稳定的[1]。在经典的线性结构分析中，常假设结构的变形非常微小，甚至可以忽略，所以平衡方程可按变形前的几何位置建立，从而结构的荷载—位移关系为线性的。由于失稳将引起结构几何形状发生明显改变，所以在结构稳定分析时，必须考虑变形对结构内力的影响，平衡方程必须按变形后的位置建立，这时结构的荷载—位移关系为非线性的，因此实际结构屈曲前和屈曲后分析都必须采用非线性分析的方法。这是稳定分析和经典结构分析最大的不同点。结构的稳定性能可以从非线性的荷载—位移关系曲线中得到完整的概念，因为曲线上的每一点都代表相应的平衡状态，曲线上的每一点均满足平衡方程、协调方程和本构方程，因而该曲线又称为平衡路径。在平衡路径上，若荷载随位移的增加而增加，则平衡状态是稳定的；若荷载随位移的增加而降低，则平衡状态是不稳定的钢结构稳定性的分析方法
钢结构稳定问题的分析都是针对在外荷载作用下结构存在变形的条件下进行的，此变形应该与所研究的结构或构件失稳时出现的变形相对应。结构变形与荷载之间呈非线性关系，稳定计算属于非线性几何问题，采用的是二阶分析方法。稳定计算所确定的不论是屈曲荷载还是极限荷载，都可视为所计算的结构或构件的稳定承载力。
钢结构 结构稳定 结构设计 加固
与国外相比，我国钢结构建筑的发展相对滞后，在我国钢产量连年居世界首位，钢结构建筑的建造条件基本成熟的前提下，钢结构技术仍未得到有效推广，是颇值得令人深思的。目前我国建筑设计界普遍存在着对钢结构建筑认识不足，观念落后；对钢结构体系积极性不高，管理跟不上等问题。这些都严重阻碍着钢结构建筑在我国的进一步发展。
由于设计者的经验不足及对结构整体和构件的稳定性不够清楚，钢结构设计中易出现结构失稳事故，对于这个问题处理不好，将会造成不应有的严重损失。稳定性是钢结构工程设计中需要重点考虑的内容之一。
现实生活中因钢结构失稳造成的工程事故案例也较多，如美国哈特福特城的体育馆平面92m×110m的网架结构，突然于1978年坠落地面，原因是由于压杆屈曲失稳；1988年我国也曾发生13.2m×18.0m钢网架因腹杆稳定不足在施工过程中塌落的事故；2010年1月3日下午，昆明新机场38m钢结构桥跨突然垮塌，造成7人死亡、8人重伤、26人轻伤，原因是桥下钢结构支撑体系突然失稳， 8m高的桥面随即垮塌下来。从上述案例可以看出，钢结构失稳破坏的原因通常是其结构设计不合理，存在结构设计缺陷所致，要从根本上杜绝此类事故的发生，钢结构稳定性设计是关键。
1 钢结构体系稳定性研究现状
迄今为止，对钢结构基本构件的理论问题的研究已较多，基于各种数值分析的稳定分析已较成熟。但对构件整体稳定和局部稳定的相互作用的理论和设计应用上还有待进行深入的研究。由于结构失稳是网壳结构破坏的重要原因，所以网壳结构的稳定性是一个非常重要的问题，正确的进行网壳结构尤其是单层网壳结构的稳定性分析与设计是保证网壳的安全性的关键。自六十年代以来，网壳结构的非线性稳定性分析一直是国内外学者们注意的焦点。英、美、德、意大利、澳大利亚、罗马尼亚、波兰等国的研究人员进行了多方面的理论方面的理论分析和研究。各种方法如牛顿 - 拉斐逊迭代法、弧长法、广义逆法、人工 弹簧法、自动求解技术、能量平衡技术等使跟踪屈服问题全过程，得到结构的下降段曲线成为可能。国内学者关于网壳结构稳定性也进行了大量研究。 在国外研究的基础上，通过精确化的理论表达式、合理的路径平衡跟踪技术及迭代策略，实现了复杂结构体系的几何非线性全过程分析，取得了规律性的成果。同时利用随机缺陷模态法和一致缺陷模态法两种方法，对网壳结构各种初始缺陷的影响进行研究，较好地描述了结构的实际承载过程。也有一些学者进行了实验方面的研究，对不同分析方法的有效性和精确性进行了说明。对网壳结构的动力失稳机理、稳定准则、动力后屈曲等问题进行了研究。 对于像网壳结构这类缺陷性敏感结构在强风和地震作用下的动力稳定性研究，由于涉及稳定理论和震动理论，所以难度较大，目前研究成果还很有限。
2 强度与稳定的区别
稳定问题是力学中的一个重要分支，与强度问题有着同等重要的意义。结构的稳定分析是结构分析的重要组成部分。半个多世纪以来，随着新材料、新技术突破性的发展，大跨度空间结构在世界范围内得到了广泛的应用。随着国家经济实力的增强和社会发展的需要，最近几年各种大跨度结构在我国也得到了大量的应用。这些大跨度空间结构具有极强的几何与材料非线性特征，杆件单元以承受轴向力为主，此时结构的承载能力常由其稳定性所控制，结构失稳时具有和脆性断裂相似的特性，即结构的失稳破坏往往突然发生，没有明显的征兆。这种破坏常会造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失，因此对这类结构的稳定性能特别是双重非线性稳定理论的研究具有特别重要的意义。失稳的真正含义是几何突变，即在任意微小的外力干扰下物体或结构的几何形状发生极大的改变。在撤除了这个任意微小的外力后，物体或结构并不恢复到原来的几何形状。事实上稳定的定义并非统一，关键在于将这种现象放在哪一种理论系统中研究。一种被广为接受的解释是：失稳的发生意味着稳定平衡向不稳定平衡的转移而达到一个新的稳定的平衡。可能发生平衡转移的那个瞬间即为临界状态。关于稳定平衡或不稳定平衡的定义及其判断成为我们关注的重点。从力学上讲，当局部杆件发生失稳时，应力急剧下降，相邻构件必须承担起本由失稳构件承担的荷载使得应力发生重分布。如相邻构件能够承担重分布的荷载，则结构是稳定的，否则结构是不稳定的[1]。在经典的线性结构分析中，常假设结构的变形非常微小，甚至可以忽略，所以平衡方程可按变形前的几何位置建立，从而结构的荷载—位移关系为线性的。由于失稳将引起结构几何形状发生明显改变，所以在结构稳定分析时，必须考虑变形对结构内力的影响，平衡方程必须按变形后的位置建立，这时结构的荷载—位移关系为非线性的，因此实际结构屈曲前和屈曲后分析都必须采用非线性分析的方法。这是稳定分析和经典结构分析最大的不同点。结构的稳定性能可以从非线性的荷载—位移关系曲线中得到完整的概念，因为曲线上的每一点都代表相应的平衡状态，曲线上的每一点均满足平衡方程、协调方程和本构方程，因而该曲线又称为平衡路径。在平衡路径上，若荷载随位移的增加而增加，则平衡状态是稳定的；若荷载随位移的增加而降低，则平衡状态是不稳定的钢结构稳定性的分析方法
钢结构稳定问题的分析都是针对在外荷载作用下结构存在变形的条件下进行的，此变形应该与所研究的结构或构件失稳时出现的变形相对应。结构变形与荷载之间呈非线性关系，稳定计算属于非线性几何问题，采用的是二阶分析方法。稳定计算所确定的不论是屈曲荷载还是极限荷载，都可视为所计算的结构或构件的稳定承载力。