文档介绍：钢结构稳定性设计研究
钢结构稳定性设计研究
【摘要】随着钢铁工业的发展和钢结构自身的高性能,其在许多行业都有很好的应用,甚至是不可或缺的材料。文章对钢结构稳定性设计进行探讨,具有一定的借鉴意义。
【关键词】钢结构;稳定性;设计
中图分类号:TU391文献标识码: A
前言
文章对钢结构稳定性的概念进行介绍,对钢结构设计原则进行阐述,通过分析,并结合自身实践经验和相关理论知识,对建筑钢结构稳定性设计的相关方法进行探讨。
二、钢结构稳定性的概念
:
强度是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力(或内力)是否超过建筑材料的极限强度,因此它是一个应力问题。极限强度的取值因材料的特性不同而异,对钢材是取它的屈服点。相对一般建筑材料钢结构是高强度材料。
稳定主要是由外部荷载与结构内部抵抗力间不稳定的平衡状态,致使部分杆件应力集中,产生较大的变形,进而使整个结构进入受力不合理或破坏状态,因此它是一个变形问题。例如轴压柱,当失稳时柱的侧向挠度使柱中增加很大的附加弯矩,从而柱子的破坏荷载应力远远低于它的抗压强度,此时,失稳是柱子破坏的主要原因。
:
(1)有平衡分岔的稳定问题(分支点失稳)。完善直杆轴心受压时的屈曲和平板中面受压时的屈曲均属于这一类。
(2)无平衡分岔的稳定问题(极值点失稳)。由建筑钢材做成的偏心受压构件,在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力,属于这一类。
(3)跳跃失稳是一种不同于以上两种类型的稳定问题,它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。
三、钢结构设计原则分析
首先,结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。目前结构大多数是按照平面体系来设计的。保证这些平面结构不出平面失稳,需要从结构整体布置来解决,亦即设计必要的支撑构件。这就是说,平面结构构件出的平面稳定计算必须和结构布置相一致。由平面桁架组成的塔架,基于同样原因,需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。其次,结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致,这对框架结构的稳定计算十分重要。目前在设计单层和多层框架结构时,常采用框架柱的稳定计算。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,才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而,实际框架多种多样,而设计中为了简化计算工作,需要设定一些典型条件。第三,设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合,使两者有一致性。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接,应分别赋予它足够的刚度和柔度,对桁架节点应尽量减少杆件偏心,这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是,当涉及稳定性能时,构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如,简支梁就抗弯强度来说,对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移,同时允许在平面内转动。支座还能够阻止梁绕纵轴扭转,同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲,以符合稳定分析所采取的边界条件。
四、钢结构稳定设计的主要特点
钢结构由于其高强度和良好的抗震性在建筑中得到了越来越广泛的应用,钢结构不仅能够节省空间,而且还能降低工程成本,但是稳定性是钢结构的一个突出问题。钢结构中的稳定问题是钢结构设计中以待解决的主要问题,一旦出现了钢结构的失稳事故,不但对经济造成严重的