在鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計領(lǐng)域，設(shè)計師在實際工作中，容易陷入一些錯誤認(rèn)識。這些誤區(qū)若不及時糾正，可能會給鋼結(jié)構(gòu)的安全性埋下隱患，下面就來詳細(xì)剖析這些常見的錯誤認(rèn)知

一、過度依賴簡單計算方法

部分設(shè)計師認(rèn)為一階彈性分析法簡單便捷，便在各類鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中不加區(qū)分地使用。這種錯誤認(rèn)識源于對該方法適用范圍的忽視。一階彈性分析法基于諸多簡化假設(shè)，在復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計中，無法充分考慮結(jié)構(gòu)變形、節(jié)點連接等因素對穩(wěn)定性的影響。例如在設(shè)計造型獨特的鋼結(jié)構(gòu)時，若僅用一階彈性分析法，可能導(dǎo)致構(gòu)件計算長度系數(shù)取值不合理，使得實際結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性遠(yuǎn)低于設(shè)計預(yù)期。

圖1 曲柱變形失穩(wěn)破壞可能優(yōu)先于應(yīng)力破壞

設(shè)計師應(yīng)當(dāng)明確，簡單計算方法雖能快速得到初步結(jié)果，但必須結(jié)合結(jié)構(gòu)實際復(fù)雜程度，合理選擇更精確的分析方法，避免因方法不當(dāng)帶來的安全風(fēng)險。

二、混淆強(qiáng)度設(shè)計與穩(wěn)定設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計包含強(qiáng)度設(shè)計和穩(wěn)定設(shè)計兩個重要方面，但不少設(shè)計師常將二者混淆。錯誤地認(rèn)為滿足強(qiáng)度要求，結(jié)構(gòu)就一定穩(wěn)定，忽略了穩(wěn)定問題的特殊性。強(qiáng)度問題關(guān)注的是構(gòu)件在受力下的材料屈服情況，而穩(wěn)定問題涉及結(jié)構(gòu)整體或局部構(gòu)件的平衡狀態(tài)變化。以鋼梁設(shè)計為例，強(qiáng)度計算達(dá)標(biāo)，并不意味著鋼梁不會發(fā)生側(cè)向失穩(wěn)。

圖2 忽略了鋼梁穩(wěn)定設(shè)計

設(shè)計師在實際工作中，需要嚴(yán)格區(qū)分兩者的設(shè)計要求，分別進(jìn)行強(qiáng)度驗算和穩(wěn)定驗算，確保結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面都滿足安全標(biāo)準(zhǔn)。

三、忽視初始缺陷的影響

初始缺陷包括幾何缺陷和殘余應(yīng)力等，是鋼結(jié)構(gòu)與生俱來的特性，但設(shè)計師容易低估其對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。一些設(shè)計師在設(shè)計時，不考慮初始缺陷，或者僅進(jìn)行簡單估算，導(dǎo)致設(shè)計結(jié)果與實際情況偏差較大。在直接分析設(shè)計法中，充分考慮初始缺陷才能準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)真實響應(yīng)。例如在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，構(gòu)件的微小幾何偏差和焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，在風(fēng)荷載和地震作用下，可能會被放大，引發(fā)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

圖3 未考慮初始缺陷下的穩(wěn)定設(shè)計

設(shè)計師必須重視初始缺陷，在設(shè)計過程中采用合適的方法引入和量化這些因素，以保證設(shè)計的可靠性。

四、對計算軟件的盲目信任

隨著計算軟件在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的廣泛應(yīng)用，部分設(shè)計師產(chǎn)生了對軟件的盲目信任。認(rèn)為只要輸入?yún)?shù)，軟件計算結(jié)果就是準(zhǔn)確無誤的，忽略了軟件背后的計算原理和適用條件。比如在使用某些軟件進(jìn)行二階分析時，若不清楚軟件對 P - ?效應(yīng)和 P - δ 效應(yīng)的處理方式，得到的結(jié)果可能無法真實反映結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 P - ?效應(yīng)與結(jié)構(gòu)的側(cè)向支撐位置和剛度強(qiáng)弱有關(guān)，P - ?效應(yīng)方向、 P - δ 效應(yīng)方向以及構(gòu)件形狀是否可達(dá)到最不利穩(wěn)定狀態(tài)，是需要人為干預(yù)的。另外，軟件自動輸入風(fēng)荷載和地震作用與實際不符，也會成為加劇局部或整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的不安全因素。

圖4 人為干預(yù)分叉樹形柱穩(wěn)定設(shè)計

計算軟件只是輔助工具，只有深入理解設(shè)計原理，結(jié)合工程實際對軟件計算結(jié)果進(jìn)行分析和判斷，才能保證設(shè)計的準(zhǔn)確性。

五、忽視局部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)系

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，若忽視局部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)系，將會引發(fā)連續(xù)性倒塌的后果，例如桁架柱（或主桁架）先于桁架梁（或次桁架）失穩(wěn)，穩(wěn)定敏感空間結(jié)構(gòu)的局部構(gòu)件或結(jié)構(gòu)先于整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，重要局部結(jié)構(gòu)先于次要局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等。我們設(shè)計師在設(shè)計過程中，既要重視整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，也要著眼于局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)對整體結(jié)構(gòu)的影響。

圖5 桁架柱支座腹桿先于桁架屈曲

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計中的這些錯誤認(rèn)識，反映出設(shè)計師在理論知識運用和工程實踐經(jīng)驗上的不足。只有不斷學(xué)習(xí)專業(yè)知識，深入理解設(shè)計原理，結(jié)合實際工程案例反思總結(jié)，才能走出誤區(qū)，為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計筑牢安全防線。