文档介绍：钢结构构件和框架的平面内稳定
童根树著
内容简介
本书通过简单模型系统地阐述了判断结构稳定性的基本原理、方法和过程,通
过压杆弹性稳定性的研究,介绍了轴力作用后构件刚度的变化,介绍了钢结构构件
截面的弹塑性性能,截面发生塑性流动的现象,压杆弹塑性失稳的数值积分方法,
各种变分原理和基于变分原理的近似解析法和有限单元法。详细讲述了框架稳定,
剪切失稳,剪切失稳和弯曲失稳的相互作用,变截面构件的弹性和弹塑性稳定,双
重抗侧力结构体系的稳定性,框架结构分类,压弯杆的稳定性,框架柱按照整层失
稳进行平面内稳定计算的方法。非线性分析基础,框架结构几何和材料非线性分析
的拖动坐标法,非线性分析单元刚度矩阵的刚体检验,增量-迭代计算的广义刚度
参数法。对拱的稳定性也进行了研究。
本书可作为结构工程专业的硕士和博士研究生教材,前十三章可以作为本科生
选修课教材。本书很多章节涉及《钢结构设计规范》部分内容的理论背景,还包含
了大量钢结构设计规范没有纳入、在实际工程中却经常遇到的内容,可供工程技术
人员和广大师生参考。
前言
钢材强度高,延性好,是优良的建筑结构材料。由于经过复杂炼制工艺才能
获得钢材,因此钢材的应用应该精打细算,在满足安全性要求的前提下,减小单
位建筑面积的用钢量应该是每一个结构设计人员追求的目标。为了节省用钢量,
实际工程中的钢构件相对混凝土构件要细长和壁薄。细长和薄壁的结构容易发生
失稳现象,对稳定理论的掌握是做好钢结构设计的关键。
材料力学有压杆稳定内容,结构力学则包含了框架稳定的章节。但是这两门
专业基础课中的结构稳定知识远远不能满足解决实际工程问题的需要。结构稳定
理论作为一门专业基础课,其学科内容或知识量非常丰富,而且还在不断完善中。
由于历史的原因,与钢结构有关的课程,特别是稳定理论,在我国各高校中
的课时都比较少。知识掌握得不全面,作为解决实际工程问题的工具,应用起来
就不那么得心应手。其结果是,很多人认为结构稳定理论比较难。通过系统的学<br****读者会发现结构稳定理论是很容易理解和掌握的。而且只有掌握稳定理论知
识,才能正确掌握和判断实际工程钢结构的性能。
近十年来钢结构在我国得到广泛的应用,作为钢结构应用基础的《钢结构稳
定理论》也得到快速的发展。有些成果已经反映在《钢结构设计规范》GB50018
-2003 中,有些则只能在国内外的期刊学报上零星地呈现,有必要进行较为系统
的总结。作者自 1996 年起在浙江大学讲授《钢结构稳定理论》课程,根据实际应
用需要和新的研究成果,讲课内容不断更新和补充。本书是这门课程部分教学内
容的总结,它包含了近几年作者紧密结合大量工程实际和《钢结构设计规范》编
制所进行的理论上新的思考和研究成果。读者会发现,即使对于非常经典的稳定
理论和方法,作者也以更为透彻的方式进行了讲解和诠释。书中还包含了很多工
程实际中遇到,但规范未列入或未及时列入的内容,可以直接在设计工作中应用。
本书共分 16 章,第一章介绍判断结构稳定性的静力准则和能量准则,论证了
静力准则中的干扰和能量准则中的变分是等价性,介绍了不同结构体系的屈曲后
性能和有缺陷体系的稳定性,最后还介绍了验证近代稳定理论的实验结果。
第二章介绍杆件的弹性稳定,特别强调静力准则的应用,通过对理想体系的
干扰和对有缺陷体系的干扰来研究它们的稳定性,指出弯矩对无限弹性压杆的稳
定没有影响的论断。重点考察了轴力作用下构件各种刚度的变化,论述了杆件弯
曲的弓弦效应对轴压刚度的影响。
第三章论述钢截面的极限承载力,提出双向弯矩和轴力作用下求极限屈服面
的一个方法,解释了截面上的塑性流动现象,提供了常见截面的极限屈服曲面。
第四章研究压杆的弹塑性失稳,介绍了对 Shanley 模型改进的论述和考虑残余
应力影响的切线模量法,提出了目前最为详尽的数值积分法计算步骤,论述了稳
定设计公式的构建方法。
第五章对有限变形下的应变计算方法进行了探讨,介绍了研究结构稳定性的
变分原理,包括初应力问题变分原理、屈曲问题变分原理和压杆弯曲失稳的正统
变分原理。以最小篇幅对能量法近似计算屈曲荷载和屈曲波形的过程进行了介绍。
特别介绍了变截面构件的有限单元法,为第八、十章的应用作好了初步准备。
第六章介绍了框架弹性稳定,由简单到复杂,从模型的建立到规范方法,再
考虑实际工程情况,介绍了同层各柱的相互作用和层与层的相互作用,研究了带
摇摆柱的框架的稳定性,最后指出单跨两层框架可能发生对称失稳现象。
第七章通过研究框架结构层与层相互作用的特点,提出了一个代数方法求解
阶形柱上下柱的相互支援和多层框架