文档介绍：钢结构的稳定性设计研究
钢结构的稳定性设计研究
关键词钢结构;设计;稳定性;强度;原则;
中图分类号:TU391文献标识码: A

引言
稳定性是钢结构工程中需要重点考虑的内容之一,现实生活中因钢结构失稳造成的工程事故案例也比较多,如美面92m×110m的网架结构,突然于1978年坠落地面,原因是由于压杆屈曲失稳;×;2010年1月3日下午,昆明新机场38m钢结构桥跨突然垮塌,造成7人死亡、8人重伤、26人轻伤,原因是桥下钢结构支撑体系突然失稳,8m高的桥面随即垮塌下来。从上述案例可以看出,钢结构失稳破坏的原因通常是其结构设计不合理,存在结构设计缺陷所致,要从根本上杜绝此类事的发生,钢结构稳定性设计是关键。
1、钢结构稳定性的基本概念分析
(1)稳定与强度的不同之处。
所谓强度问题,指的是在稳定平衡状态下的单个构件或者结构,施加外荷载而引发的最大应力时,是否突破了建筑材料的极限强度,从这个角度来讲,是一个应力问题。稳定问题则与之有着很大的区别,稳定问题的重点在于找出结构内部抵抗力与外部荷载间的不稳定平衡状态,主要包括变形开始急剧上升的状态,并使自身尽量避免进入该状态区域。由以上的分析可知,稳定问题属于变形问题。
(2)钢结构失稳的类型。
第一类钢结构稳定问题也叫做平衡分岔的稳定问题,也被称为分支点失稳。例如,完善平板中面受压时的屈曲以及完善直杆轴心受压时的屈曲,都可以归入此类中。第二类钢结构稳定问题也叫做无平衡分岔的稳定问题,也被称为极值点失稳。例如,一些材料为建筑钢材的偏心受压构件,当其塑型发展到某种程度时,就会失去稳定的能力。跃越失稳:这种失稳类型明显不同于以上所提及的两种类型,跃越失稳既没有极值点,也不存在平衡分岔点,而是在稳定平衡丧失之后接着进入下一个稳定平衡状态。
2、钢结构稳定设计存在问题分析
(1) 目前在网壳结构稳定性的研究中,梁一柱单元理论已成为主要的研究工具。但梁一柱单元是否能真实反映网壳结构的受力状态还很难说,虽然有学者对梁一柱单元进行过修正,主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。
(2)在大跨度结构设计中整体稳定与局部稳定的相互关系也是一个值得探讨的问题。目前大跨度结构设计中取一个统一的稳定安全系数,未反映整体稳定与局部稳定的关联性。
(3)钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响。目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数、随机荷载输入这样一个格局范围,而在实际工程中,由于结构参数的不确定性,会引起结构响应的显著差异。所以应着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究。结构计算简图需与实用计算方法所依据的简图一致。某工程实例中,当设计单层或多层框架结构时,通常不做框架稳定分析而只做框架柱的稳定计算。采用这种方法计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数,应通过框架整体稳定分析得出,使柱稳定计算等效于框架稳定计算。《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对单层或多层框架给出的柱计算长度系数采用了5条基本假定,其中包括:“框架中的所有柱子是同时丧失稳定的,即各柱同时达到其临界荷载”,按照这条假定,框架各柱的稳定参数