钢结构体系稳定性
- 近二三十年来，高强度钢材的使用，施工技术的发展以及电子计算机的应用使钢结构体系的发展和广泛应用成为可能。钢结构体系的稳定性一直是国内外学者们关注的研究领域。经过几十年的研究，已取得不少研究成果。
-
选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
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。 对于象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，研究成果还很有限。
大跨度网架拱结构作为一种新的大跨度结构，其稳定性方面的研究成果很少。非线性有限元理论对大跨度网架拱结构的稳定性进行了全过程跟踪，得出一些具有实际应用价值的结论。斜拉空间网格结构 是一种新型的杂交空间结构，对其研究的深度和广度还很有限。斜拉单层网壳的稳定性需要进一步研究。已有研究将网架结构对柱子的支撑作用及网架结构对斜拉索在网架结构平面的约束简化为等 效弹簧，对柱子的稳定性进行了研究，得出了一些有益的结论。预张拉结构体系也是应用越来越多的一种新型结构体系。这种体系的系统理论研究在很大程度上滞后于实际应用，特别是预张拉结构 体系的稳定性的研究未引起足够重视，研究成果还十分有限。预张拉结构体系的初始平衡状态的稳定性必须引起足够的重视，预应力索结构体系在工作状态外荷载的作用下也可能发生失稳破坏，并对 实际设计计算提出了两种方法-直接验算法和稳定设计法，结构的体系性质和结构稳定性判定方法进行了研究，为进一步研究提供了一些理论指导。2100433B
在审查中应注意几个问题：
1、关于异形柱框架及框剪的应用。基于济南地区除平阴外均为6度区，因此按天津规程采用其7度的限值，及相应所有构造，肢的高宽比<4，梁高≥400mm，荷重比津标略高不大于11KN/m2。
2、关于短肢剪力墙。一定要有足够的普通剪力墙，约占承受抗地震倾覆力矩50%的比例，当连梁跨高大于5时按规范可按框架梁配置，但需加强墙肢的受力检查，梁伸入墙肢的构造不得小于连梁的构造。
3、大空间框支体系，注意两个方面：
（1）转换层选择合理，高位转换需讨论。
（2）框支托梁不能多次转换承墙，一般超过二次转换传递时第三次的梁不再设计为托梁。
4、侧限的控制：一般作地下室有裙房时作后浇带，可以裙房做侧移但注意裙房较大时保证裙房的传递刚度。一般四周有1/4局部无侧限时，只要有此部分加强处理可以满足。
5、板柱抗震墙体系：单是板柱体系是不允许的，必须设置一定的抗震墙，但只有中间柱外其余有梁时也可考虑不算板柱体系。
6、体系的规则与不规则完全按规范要求，注意偏心问题。
7、体系不能混用。
8、内框架不能一个内柱的单排内框架。
9、底框砖房必须满足纵横二个方向的抗震要求，需承受各自的地震力，再有必须满足横墙间距。
1、荷载必须选择正确，永久荷载控制为永久荷载占总荷载约70~80%时分项系数为1.35。
2、消防楼梯荷载取3.5KN/m2，指高级建筑但小高层（12层左右），可以不取。
3、说明中必须写明安全等级及使用年限。基准期为规范编制的依据而不是使用年限。除超50年时必须有一定的措施而且合理，确保安全。
1、关于高度层数的限制：
（1）高度及层数两者层数更为重要，当室内外高差大于0.6米时总高度可加高1米，可以在底层加多一些则3.6米可放大到3.9~4米左右。
（2）关于阁楼当不作使用，无楼梯上去时可以考虑作吊顶，有楼梯上去则一定作层考虑。
（3）半地下室当满足下到条件可作固结端。地下部分高度大于地上部分，内墙较多，刚度较好，以及±0.00楼板现浇厚大于120mm，如空心板，板上现浇层必须先浇再砌墙保证其整体性。
2、关于砌体材料。由于粘土砖的淘汰，墙体材料比较乱。首先严格按抗震规范执行，砌体及多孔砖规范作辅，多孔砖规范应作修改，故有相违反时暂以抗规为准。应相应各地市制定地方规程执行为好。
3、收缩缝超长——采取一定的措施可适当超长也不能太多。
4、横墙较少及接近限值房屋控制。很多设计未能满足此条要求。
横墙较少为开间大于4.2米的房间面积占全部的40%时应按抗震规范7.3.14条执行。当接近限值即6度8层，7度7层时按抗震规范7.3.2条第5条执行。
6度7层，7度6层时外墙与内横墙相交处宜设柱。
5、大洞口两侧增加构造柱可以加在内外墙交点，所谓大洞口为洞口>2米，高度≥2/3层高。
6、横墙间距在顶层可适当放宽。
7、墙体的挑梁其锚固长度易出现差错。
8、砌体施工质量一般为B级，如不是B级必须注明。
9、常常忽略了水泥砂浆比混合砂浆应有降低，而造成不安全因素。
10、底框
（1）注意上部砖墙构造柱配筋为φ14；
（2）墙体与下部抗震墙或框支梁对齐。
（3）上、下的刚度比注意有不能太大的限值，但也不能小于1。
1、砼的材料强度钢材的材料强度必须说明。
2、砼的保护层必须注意与环境条件相配。
3、经常易出现的问题是：钢筋锚固、搭接、最小配筋率、最大配筋率应符合新规范要求。
4、当梁断面≥450mm时每200mm应加腰筋。
5、伸缩缝的处理是否得当。
6、高层应提交计算结果——周期、位移、薄弱层层间位移，如有特殊情况索取计算书。
7、对高层复杂结构，必须说明采用的程序名称。
8、平法00G101中构造已与规范不符故需根据新规范补充说明并修改。
9、平法计算中问题较多的是：挑梁端不够明确配筋漏缺，在一面内部标注混乱，支座、跨中常有差错，通长筋与支座筋不一致等等，出图应自调送审。
10、剪力墙标注太简单，暗柱、暗梁应满足新规范的规定，特别边缘构件的约束与构造二者必须分清。对加强区及加强部位加强要求表达应明确。
1、新旧规范最大差别要注意采用承载力特征值fak而不是标准值fk。
2、规范以标准值对应地基的选用，即基础的底面积，而计算基础时应按设计值不能混淆。
3、对需要进行沉降验算的基础与旧规范不同，一定要注意不遗漏。
4、地基处理（包括填实土）应把要求标注明白，各项数据要求填全，对新的工艺要提交相应的资料。
5、桩基的选用应写清桩型、持力层、承载值、试桩要求，锚桩要求，有无沉降要求。
6、桩与承台的联结要求，一定要符合规范要求。
7、基础除满足抗弯、抗剪外注意局部承压的要求，有部分基础除计算面积出现问题外常易忽略抗剪计算。
1、重点在于支撑系统设置完善合理。
2、连接可靠。
3、基础设计正确与设计简图相符。
完全采用轻钢板肋的结构体系的住宅一般可达6层。北美目前已成功应用此体系修建8层旅馆。轻钢结构可与其它结构体系、如热轧H型钢或钢筋混凝土的框剪体系结合形成适用于高层住宅的复合结构体系。、易建房小编为您解...
钢结构住宅体系按承重骨架的不同分为轻型钢结构体系和 框架体系
钢结构住宅体系按承重骨架的不同分为轻型钢结构体系和普通钢结构框架体系
基坑的稳定性主要内容包括：基坑边坡整体稳定性、支护结构抗滑移稳定性、支护结构抗倾覆稳定性、基坑底土体抗隆起稳定性、基坑底土体抗渗流稳定性及基坑底土体抗突涌稳定性，具体工程视具体情况确定。参考资料：百度...
多层钢结构体系住宅的优越性
多层钢结构体系住宅的优越性
钢结构体系住宅与传统结构相比,具有独特的优越性。文章从建筑结构、使用功能、制造、施工以及综合经济效益等方面对钢结构体系和传统结构体系的住宅进行对比分析,分析多层钢结构体系住宅的具体优势。
一、钢结构体系稳定性研究现状
（一）钢结构体系稳定性研究现状
近二三十年来，高强度钢材的使用，施工技术的发展以及电子计算机的应用使钢结构体系的发展和广泛应用成为可能。钢结构体系的稳定性一直是国内外学者们关注的研究领域。经过几十年的研究，已取得不少研究成果。
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。对于象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。
大跨度网架拱结构作为一种新的大跨度结构，其稳定性方面的研究成果很少。非线性有限元理论对大跨度网架拱结构的稳定性进行了全过程跟踪，得出一些具有实际应用价值的结论。斜拉空间网格结构是一种新型的杂交空间结构，目前对其研究的深度和广度还很有限。斜拉单层网壳的稳定性需要进一步研究。已有研究将网架结构对柱子的支撑作用及网架结构对斜拉索在网架结构平面的约束简化为等效弹簧，对柱子的稳定性进行了研究，得出了一些有益的结论。预张拉结构体系也是目前应用越来越多的一种新型结构体系。这种体系的系统理论研究在很大程度上滞后于实际应用，特别是预张拉结构体系的稳定性的研究未引起足够重视，研究成果还十分有限。预张拉结构体系的初始平衡状态的稳定性必须引起足够的重视，预应力索结构体系在工作状态外荷载的作用下也可能发生失稳破坏，并对实际设计计算提出了两种方法-直接验算法和稳定设计法，结构的体系性质和结构稳定性判定方法进行了研究，为进一步研究提供了一些理论指导。
另外，也有学者从整体稳定的角度对钢框架结构的稳定问题进行了研究，得出了一些有益的结论。
（二）钢结构体系稳定性研究中存在的问题
钢结构体系稳定性研究虽然取得了一定的进展，但也存在一些不容忽视的问题：
1）目前在网壳结构稳定性的研究中，梁-柱单元理论已成为主要的研究工具。但梁-柱单元是否能真实反映网壳结构的受力状态还很难说，虽然有学者对梁-柱单元进行过修正。主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。
2）在大跨度结构设计中整体稳定与局部稳定的相互关系也是一个值得探讨的问题，目前大跨度结构设计中取一个统一的稳定安全系数，未反映整体稳定与局部稳定的关联性。
3）预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善，目前还没有一个完整合理的理论体系来分析预张拉结构体系的稳定性。
4）钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数、随机荷载输入这样一个格局范围，而在实际工程中，由于结构参数的不确定性，会引起结构响应的显著差异。所以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考虑随机参数的穹顶网壳的稳定问题进行过有益的研究。
二、钢结构体系稳定问题的可靠性研究
实际结构由于存在各种各样的随机缺陷的影响，与理想结构存在差异。对于缺陷敏感性结构，缺陷可能会造成结构稳定性的急剧下降，所以有必要考虑随机参数的影响，引入可靠度分析方法，进行稳定问题的可靠性研究。由于大跨度钢结构体系的可靠性研究涉及较多的力学和数学的知识，有一定难度，目前这方面的研究成果有限。对网壳结构的稳定性的可靠性分析和设计进行了详尽的研究、丰富了结构可靠度的理论和计算方法，并将其应用于工程结构的分析和设计，显示了良好的前景。
（一）结构分析中的不确定性因素来源
影响刚结构体系稳定性的不确定性的基本变量许多是随机的，一般分为三类：
1）物理、几何不确定性：如材料（弹性模量，屈服应力，泊松比等）、杆件尺寸、截面积、残余应力、初始变形等。
2）统计的不确定性：在统计与稳定性有关的物理量和几何量时，总是根据有限样本来选择概率密度分布函数，因此带来一定的经验性。这种不确定性称为统计的不确定性，是由于缺乏信息造成的。
3）模型的不确定性：为了对结构进行分析，所提的假设、数学模型、边界条件以及目前技术水平难以在计算中反映的种种因素，所导致的理论值与实际承载力的差异，都归结为模型的不确定性。
（二）结构的可靠性研究
国内外学者对结构可靠度理论已经进行了较为深入的研究，在可靠度计算方法及复杂结构可靠度分析方面取得了很多研究成果。
任何工程分析和设计的最终目的是使设计的结构在不同要求下满足不同的功能-安全性、使用性、耐久性由于不确定性的存在，就需要把这些不确定性加入工程设计中，从而产生了很多可靠度方法。为了估计结构可靠度，首先要解决相关荷载和抵抗力参数以及它们之间的函数关系，这种关系（又称功能函数）记作式中X1，X2，…，Xn是随机变量。
把极限状态（或失效面）定义为Z0，则描述可靠度的参数可靠性指标定义为坐标原点到失效面的最小距离目前用于可靠性指标计算一般有两种方法：一次可靠度方法（FORM）和二次可靠度方法（SORM）。
（三）目前用于结构可靠度分析的数值方法评述
对于复杂结构，功能函数g（x）通常不能明确表达为输入随机变量的函数，结构的响应通常通过数值方法（如有限元）来计算。这些数值方法一般分为三类：（1）蒙特卡罗模拟法（MonteCarloSimulation）（包括高效的取样法和方差缩减技术）；（2）响应面法（ResponseSurfaceMethod））基于敏感性的分析方法（Sensitivity-basedApproach）。
1）蒙特卡罗模拟法（MonteCarloSimulation）
蒙特卡罗模拟法的基本思想是在进行每一次确定性分析之前随机产生一组输入变量，大量重复的进行确定性分析之后，对结构的响应输出参数进行统计分析，计算出结构的可靠性。把蒙特卡罗模拟法与有限元法结合起来，就得到蒙特卡罗有限元法。通常把蒙特卡罗有限元法作为可靠度计算的相对精确解，但要达到较高的精度，必须取足够的样本数，因此计算工作量相当浩大。
2）响应面法（ResponseSurfaceMethod）
响应面法的基本思想是通过近似构造一个具有明确表达形式的多项式来表达隐式功能函数g（X）（一次或二次多项式），其中X是包含所有荷载和抗力的随机变量的一个向量。本质上来说，响应面法是一套统计方法，用这种方法来寻找考虑了输入变量值的变异或不确定性之后的响应最佳值。而失效概率通过一次或二次可靠度方法计算。在响应面法中，对于一个具有大量随机变量的问题来说，准确构造一个近似多项式的所需的确定性分析是相当巨大的，因此这种方法很耗时。即使对于一个具有少量随机变量的问题来说，响应面法对可靠度估计的准确性与功能函数的近似多项式的准确性有关。如果隐含型的功能函数具有很强的非线性，这种函数逼近是非常近似的，可靠度估计也是非常近似的。
3）基于敏感性的分析方法（Sensitivity-basedApproach）
基于敏感性的分析法和一次可靠度方法（FORM）/二次可靠度方法（SORM）结合起来分析具有隐式型的功能函数的可靠性问题，能克服蒙特卡罗模拟法和响应面法的缺点。这种方法在寻找控制点（也叫最小距离点）过程中，每一步迭代所使用的信息都是功能函数的真实值和真实梯度，并使用优化方法使控制点收敛于最小距离点，同蒙特卡罗模拟法和响应面法相比，它耗时小，也比响应面法更准确。另外，基于敏感性的分析方法能够从设计的角度知道结构响应对基本随机变量的敏感性。从而有可能基于随机变量的不确定性和它们对结构特性的影响得出不同随机变量的不同设计安全系数。基于敏感性的分析方法也可以在不影响计算准确性的条件下，忽略那些对结构可靠性影响不大的随机变量，从而节省计算时间。基于敏感性的分析方法中可以使用迭代摄动分析技术，并和有限元法结合起来产生所谓的随机有限元法（StochasticFiniteElementMethod）。这种使用迭代摄动技术的随机有限元法可用来进行结构的非线性分析。
4）钢结构体系稳定性的可靠性研究方法
随机有限元法为刚结构体系稳定性的可靠性研究提供了强有力的分析手段，由于随机有限元能够考虑实际结构存在各种各样的随机性因素的影响，所以可以预计随机有限元法在这一研究领域将会有良好的应用前景
钢结构体系稳定性研究虽然取得了一定的进展，但也存在一些不容忽视的问题：
（1）目前在网壳结构稳定性的研究中，梁-柱单元理论已成为主要的研究工具。但梁-柱单元是否能真实反映网壳结构的受力状态还很难说，虽然有学者对梁-柱单元进行过修正。主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。
（2）在大跨度结构设计中整体稳定与局部稳定的相互关系也是一个值得探讨的问题，目前大跨度结构设计中取一个统一的稳定安全系数，未反映整体稳定与局部稳定的关联性。
（3）预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善，目前还没有一个完整合理的理论体系来分析预张拉结构体系的稳定性。
（4）钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数、随机荷载输入这样一个格局范围，而在实际工程中，由于结构参数的不确定性，会引起结构响应的显著差异。所以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。
钢结构尽管有大量的优点，但它仍有不足，突出的几个问题有：
1.1钢结构体系稳定性研究
1）目前在网壳结构稳定性的研究中，仅以梁-柱单元为主要受力分析是否能真实反映网壳结构的受力状态还很难说。
2）在大跨度结构设计时，只取统一的稳定安全系数，未反映整体稳定与局部稳定的关联性。
3）预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善，目前还没有一个完整合理的理论体系来分析预张拉结构体系的稳定性。
4）钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数，而在实际工程中，由于结构参数的不确定性，会引起结构响应的显著差异。
1.2钢结构配套材料不完善
钢结构体系是一个综合的复杂的技术体系，它涉及到墙体材料、屋面材料、厨卫系统、管线系统等一系列配套体系。这方面最突出的问题是外墙结构体系，现有传统的墙体做法很难满足钢结构住宅的整体装配要求。
1.3钢结构防火问题
钢的物理性能决定了钢结构住宅必须考虑防火问题。钢材虽然是不燃材料，但其耐火性能很差，随着温度的变化，其力学指标会发生很大的改变，承载力和平衡稳定性会随温度升高而大幅度下降。
1.4钢结构的抗腐蚀问题
对于曝露于外的钢结构构件，由于涂料的使用寿命关系，5-6年的钢结构需要重新涂刷维护，这给后期用户的使用造成了较大的麻烦，也提高了使用成本，故对钢结构配套材料的提出了更高的要求。
1.5在技术水平和资金的问题
与欧美、日本等国外经济发达国家的钢结构技术相比较，在设计理念、新产品研究开发、钢材品种质量、制作安装的设备及计算机应用、科学管理和专业人才培养方面都存在着较大的差距。国内一些钢结构科研机构开发资金不足，标准及规范修订周期过长，使得一些刚刚出台，颁布实施的新标准和规范，就已经不能适应当前钢结构建筑发展的最新需求。
钢结构与其它结构形式相比，具有强度高、塑性、韧性好、自重轻、结构安全性高、制作简便、工业化程度高、密闭性好等优点。因此，在建筑工程中，钢结构得以广泛应用。在我国，早期由于受钢产量的限制，钢结构在我国的发展受到一定的限制。近几年来，我国钢产量迅速增加，加之钢结构技术的不断成熟，钢结构在建筑工程中的应用得到了很大的发展。
工程技术知识：浅析钢结构稳定问题的可靠性