一、過度依賴簡單計算方法
部分設計師認為一階彈性分析法簡單便捷,便在各類鋼結(jié)構設計中不加區(qū)分地使用。這種錯誤認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,在復雜結(jié)構設計中,無法充分考慮結(jié)構變形、節(jié)點連接等因素對穩(wěn)定性的影響。例如在設計造型獨特的鋼結(jié)構時,若僅用一階彈性分析法,可能導致構件計算長度系數(shù)取值不合理,使得實際結(jié)構穩(wěn)定性遠低于設計預期。
圖1 曲柱變形失穩(wěn)破壞可能優(yōu)先于應力破壞
設計師應當明確,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)構實際復雜程度,合理選擇更精確的分析方法,避免因方法不當帶來的安全風險。
二、混淆強度設計與穩(wěn)定設計
鋼結(jié)構設計包含強度設計和穩(wěn)定設計兩個重要方面,但不少設計師常將二者混淆。錯誤地認為滿足強度要求,結(jié)構就一定穩(wěn)定,忽略了穩(wěn)定問題的特殊性。強度問題關注的是構件在受力下的材料屈服情況,而穩(wěn)定問題涉及結(jié)構整體或局部構件的平衡狀態(tài)變化。以鋼梁設計為例,強度計算達標,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)定設計
設計師在實際工作中,需要嚴格區(qū)分兩者的設計要求,分別進行強度驗算和穩(wěn)定驗算,確保結(jié)構在強度和穩(wěn)定性方面都滿足安全標準。
三、忽視初始缺陷的影響
初始缺陷包括幾何缺陷和殘余應力等,是鋼結(jié)構與生俱來的特性,但設計師容易低估其對結(jié)構穩(wěn)定性的影響。一些設計師在設計時,不考慮初始缺陷,或者僅進行簡單估算,導致設計結(jié)果與實際情況偏差較大。在直接分析設計法中,充分考慮初始缺陷才能準確反映結(jié)構真實響應。例如在高層建筑鋼結(jié)構設計中,構件的微小幾何偏差和焊接產(chǎn)生的殘余應力,在風荷載和地震作用下,可能會被放大,引發(fā)結(jié)構失穩(wěn)。
圖3 未考慮初始缺陷下的穩(wěn)定設計
設計師必須重視初始缺陷,在設計過程中采用合適的方法引入和量化這些因素,以保證設計的可靠性。
四、對計算軟件的盲目信任
隨著計算軟件在鋼結(jié)構設計中的廣泛應用,部分設計師產(chǎn)生了對軟件的盲目信任。認為只要輸入?yún)?shù),軟件計算結(jié)果就是準確無誤的,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行二階分析時,若不清楚軟件對 P - ?效應和 P - δ 效應的處理方式,得到的結(jié)果可能無法真實反映結(jié)構穩(wěn)定性。 P - ?效應與結(jié)構的側(cè)向支撐位置和剛度強弱有關,P - ?效應方向、 P - δ 效應方向以及構件形狀是否可達到最不利穩(wěn)定狀態(tài),是需要人為干預的。另外,軟件自動輸入風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)構失穩(wěn)的不安全因素。
圖4 人為干預分叉樹形柱穩(wěn)定設計
計算軟件只是輔助工具,只有深入理解設計原理,結(jié)合工程實際對軟件計算結(jié)果進行分析和判斷,才能保證設計的準確性。
五、忽視局部結(jié)構穩(wěn)定與整體結(jié)構穩(wěn)定的關系
在鋼結(jié)構設計中,若忽視局部結(jié)構穩(wěn)定與整體結(jié)構穩(wěn)定的關系,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)構的局部構件或結(jié)構先于整體結(jié)構失穩(wěn),重要局部結(jié)構先于次要局部結(jié)構失穩(wěn)等。我們設計師在設計過程中,既要重視整體結(jié)構穩(wěn)定,也要著眼于局部結(jié)構失穩(wěn)對整體結(jié)構的影響。
圖5 桁架柱支座腹桿先于桁架屈曲
鋼結(jié)構穩(wěn)定設計中的這些錯誤認識,反映出設計師在理論知識運用和工程實踐經(jīng)驗上的不足。只有不斷學習專業(yè)知識,深入理解設計原理,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)構設計筑牢安全防線。