目前我國采用的概率極限狀態(tài)設(shè)計法的特點是用根據(jù)各種不定性分析所得到的失效概率（或可靠指標(biāo)）去度量結(jié)構(gòu)的可靠性，并使所計算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度達(dá)到預(yù)期的一致性和可比性。但是該方法還有待發(fā)展，因為用它計算的可靠度還只是構(gòu)件或某一截面的可靠度而不是結(jié)構(gòu)體系的可靠度，該方法也不適用于構(gòu)件或連接的疲勞驗算。

目前大多數(shù)國家（當(dāng)然包括我國）采用計算長度法計算鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題。該方法的步驟是：采用一階分析求解結(jié)構(gòu)內(nèi)力，按各種荷載組合求出各桿件的最不利內(nèi)力，按第一類彈性穩(wěn)定問題建立結(jié)構(gòu)達(dá)臨界狀態(tài)時的特征方程，確定各壓桿的計算長度；將各桿件隔離出來，按單獨的壓彎構(gòu)件進(jìn)行穩(wěn)定承載力驗算，驗算中考慮了彈塑性、殘余應(yīng)力和幾何缺陷等的影響。該方法的最大特點是采用計算長度系數(shù)來考慮結(jié)構(gòu)體系對被隔離出來的構(gòu)件的影響，計算比較簡單，對比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)也可給出較好的結(jié)果。


《規(guī)范》在5.3.3條中列入了有支撐框架柱計算長度系數(shù)的有關(guān)條款，并給出了強、弱支撐框架的概念。認(rèn)為弱支撐不足以阻止框架的側(cè)移，其框架壓桿的穩(wěn)定系數(shù)可利用規(guī)范中查得的相應(yīng)于有、無側(cè)移框架柱的穩(wěn)定系數(shù)經(jīng)插值求得。該法計算比較簡單，概忿也較清楚，完善了有支撐框架的穩(wěn)定計算方法。


計算長度法存在以下缺陷（以框架鋼結(jié)構(gòu)廠房為例）：①不考慮節(jié)間荷載的影響，按理想框架分枝失穩(wěn)求特征值的方法求解穩(wěn)定問題，得不到失穩(wěn)時框架的準(zhǔn)確位移，無法精確考慮二階效應(yīng)的影響；②不能考慮結(jié)構(gòu)體系中內(nèi)力的塑性重分布，因此對大型結(jié)構(gòu)體系常常給出保守的設(shè)計，使結(jié)構(gòu)體系的可靠度高于構(gòu)件的可靠度；③不能精確地考慮結(jié)構(gòu)體系與它的構(gòu)件之間的相互影響，無法在給定荷載下預(yù)測結(jié)構(gòu)體系的破壞模式；④需要花費大量時間進(jìn)行各構(gòu)件的承載力驗算，包括計算長度的計算；⑤不便于基于計算機(jī)的分析和設(shè)計。


要克服上述問題，必須開展以整個框架結(jié)構(gòu)體系為對象的二階非彈性分析，即所謂高等分析和設(shè)計。此時，可求得在特定荷載作用下框架體系的極限承載力和失效模態(tài)，而無需對各個構(gòu)件進(jìn)行驗算。目前歐洲鋼結(jié)構(gòu)試行規(guī)范( EC3)和澳大利亞鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)都列有二階彈塑性分析或高等分析的條款。我國新規(guī)范GB 50017則列入了無支撐純框架可采用二階彈性分析的條款。上述的方法主要是用來計算內(nèi)力的，然后還要驗算構(gòu)件的承載力，只是計算長度或取構(gòu)件的實際長度，或者按無側(cè)移框架確定計算長度。
應(yīng)當(dāng)指出，同時考慮幾何非線性和材料非線牲的全過程分析（高等分析）給出的結(jié)構(gòu)承載能力，將同時滿足整個體系和它的組成構(gòu)件的強度和穩(wěn)定性的要求，可完全拋棄計算長度和單個構(gòu)件驗算的概念，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接的分析和設(shè)計。但目前僅平面框架的高等分析和設(shè)計法研究的比較成熟，空間框架的高等分析距實用還有很大的一段距離有待跨越。

高等分析和設(shè)計方法的缺陷是：①由于考慮了非線性的影響，對荷載的不同組合都需要單獨進(jìn)行分析，疊加原理不再適用；②高等分析依賴于精確的計算模型，如果初選截面不合理，將耗費較多的時間調(diào)整截面；③構(gòu)件的局部穩(wěn)定和出平面空間穩(wěn)定必須確保，目前的高等分析還不包括這些方面的驗算內(nèi)容；④該法是基于計算機(jī)的設(shè)計方法，無法進(jìn)行手算，因此計算程序的優(yōu)劣將直接影響設(shè)計效率。
高等分析和設(shè)計是一個正在發(fā)展和完善的新設(shè)計方法，而且是一種較精確的方法，我們可以用其來評價計算長度法的精度和問題，提出有關(guān)計算長度法的改進(jìn)建議?？梢灶A(yù)期，在近期內(nèi)這兩種方法將并存，并獲得共同的發(fā)展。今后，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高等分析和設(shè)計法將逐漸成為主要的設(shè)計方法。對于這一點，我們必須有清醒的認(rèn)識，應(yīng)加緊開展相應(yīng)的研究，以便在下一次鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范修訂時能達(dá)到國際相同的水平。

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文章來源： 永年加固公司
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