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在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中,提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性可從以下幾方面著手:
一、合理布置支撐體系
柱間支撐
在框架結(jié)構(gòu)中,設(shè)置柱間支撐可有效提高結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性。柱間支撐的間距應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的高度、荷載等因素確定,一般在廠房等建筑中,柱間支撐間距不宜過大,通常不超過6 - 8米。
屋面水平支撐
屋面水平支撐能增強結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性。對于有檁體系屋蓋,應(yīng)設(shè)置橫向水平支撐,其位置一般在屋架上弦和下弦端節(jié)間。當(dāng)結(jié)構(gòu)跨度較大時,還應(yīng)設(shè)置縱向水平支撐,以傳遞水平力并提高整體剛度。
二、控制構(gòu)件長細(xì)比
計算與選型
對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行長細(xì)比計算,長細(xì)比是構(gòu)件計算長度與回轉(zhuǎn)半徑的比值。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類型和使用要求,規(guī)范規(guī)定了相應(yīng)的限值。例如在受壓構(gòu)件中,要選擇合適的截面形狀和尺寸,如工字形、箱形截面等,以減小長細(xì)比。
構(gòu)造措施
采用增加構(gòu)件約束的構(gòu)造措施,如在受壓桿件的端部設(shè)置剛性連接或加勁肋等,減小構(gòu)件的計算長度,從而降低長細(xì)比,提高穩(wěn)定性。
三、優(yōu)化結(jié)構(gòu)選型
結(jié)構(gòu)形式選擇
選擇合理的結(jié)構(gòu)形式對整體穩(wěn)定性至關(guān)重要。例如,對于大跨度空間結(jié)構(gòu),網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)等具有較好的整體穩(wěn)定性。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)通過眾多桿件的合理布置,將荷載均勻分散,能有效抵抗各種荷載作用下的變形。
結(jié)構(gòu)布置對稱性
盡量保持結(jié)構(gòu)布置的對稱性。對稱的結(jié)構(gòu)在承受荷載時,內(nèi)力分布相對均勻,不易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等不穩(wěn)定因素。例如在建筑平面布置上,使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件(如框架柱、剪力墻等)對稱分布。
四、增強節(jié)點連接性能
節(jié)點強度與剛度
設(shè)計足夠強度和剛度的節(jié)點。節(jié)點是結(jié)構(gòu)傳力的關(guān)鍵部位,如梁柱節(jié)點。采用高強度的螺栓連接或焊接工藝,確保節(jié)點能夠有效地傳遞彎矩、剪力等內(nèi)力,避免節(jié)點先于構(gòu)件破壞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。
節(jié)點延性設(shè)計
考慮節(jié)點的延性,使節(jié)點在結(jié)構(gòu)受力超過彈性極限時,能夠發(fā)生一定的塑性變形而不立即破壞,從而吸收能量,提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
五、考慮結(jié)構(gòu)的冗余度
多余傳力路徑
增加結(jié)構(gòu)的冗余度,即設(shè)置多余的傳力路徑。例如在桁架結(jié)構(gòu)中適當(dāng)增加一些桿件,當(dāng)某一桿件破壞時,其他桿件仍能承擔(dān)荷載,維持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,防止結(jié)構(gòu)發(fā)生突然的局部或整體失穩(wěn)。
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