参与编写《高层建筑结构优化设计方法、案例及软件应用》现从事建筑结构性能设计研究与高性能非线性分析软件研发工作
加载曲线
可以看出，一阶分析与直接分析得到的钢构件稳定承载力差异很大，一阶分析结果是不能直接用于钢结构设计的，因此《钢结构设计标准》（GB50017-2017，以下简称“钢标”）采用通过拟合大量实验数据得到的稳定系数来进行轴心受压构件和压弯构件的稳定承载力计算。那么规范中给出的稳定系数的精度如何？SAUSG-Delta软件直接分析设计结果与基于实验得到的稳定系数有多大差异？笔者很感兴趣这些问题，本文以单根圆钢管悬臂柱作为算例对轴心受压构件的稳定系数进行了一些研究工作。根据钢标第7.2节规定，轴心受压构件的稳定性承载力：
式中，
为轴心受压构件的稳定系数，即临界应力与钢材屈服强度之比[1]，与构件长细比、钢材屈服强度有关，可由钢标附录D求得。为便于计算，我们采用Perry公式计算构件稳定系数[2]：
方法二：采用非线性直接分析设计方法。考虑构件的初始缺陷、几何非线性和材料非线性。使用SAUSG-Delta软件的非线性屈曲分析功能计算，如下图所示。
非线性屈曲典型加载曲线
计算模型柱截面采用圆钢管截面，直径D=100mm，厚度t=3mm，材料取Q345，底部固结；通过调整构件长度获得不同长细比的分析模型。构件截面采用纤维模型进行模拟，沿截面划分16根纤维，材料采用双线性本构，屈服应力取345MPa。
上端自由模型不同长细比构件两种方法计算结果对比如下表和下图所示。可以看出，上端自由模型两种方法计算结果接近，误差均不超过3%，稳定性承载力-长细比曲线基本重合。
上端铰接模型不同长细比构件两种方法计算结果对比如下表和下图所示。可以看出，上端铰接模型两种方法计算结果在长细比60~120之间误差较大，直接分析结果小于公式计算结果，应与钢标确定稳定系数时所采用的最大强度理论存在一定理想假定有关。
本文采用SAUSG-Delta软件的直接分析设计方法对钢标中轴心受压杆件的稳定系数进行了复核，得到的初步结论如下：（1）SAUSG-Delta软件直接分析设计结果是可靠的，通过单个悬臂钢管构件可以进行准确性复核；（2）实际钢结构设计时为了简化计算过程，采用了稳定系数修正一阶分析结果的方式进行稳定承载力计算，稳定系数的准确性受到前提假定的限制，是否存在改进空间仍需深入研究；（3）考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的钢结构直接分析设计方法已具备了一定的软件基础，值得在工程实践中大力推广。
（4）钢构件初始缺陷的定义方式和大小对稳定承载力的影响有多大？实际钢构件一般处于弹性支座约束状态下，并非简单处于有侧移或无侧移状态，如何准确得到钢构件的计算长度系数？这些问题笔者将在后续文章中与读者一起继续探讨。
[1] 魏明钟.轴心受压钢构件的稳定系数和截面分类.钢结构:1991(2)；
[2] 罗邦富.新订钢结构设计规范(GBJ 17-88)内容介绍.钢结构:1989(1)。
