文档介绍：钢结构分定性分析
摘要:为了预防钢结构发生灾难性失稳破坏,根据结构失稳与结构响应或特征参数之间的关系?将目前应用于结构健康监测和损伤诊断的方法扩展到钢结构失稳监测领域;评述并归纳了基于应变和位移变化趋势、基于振动一失稳相关性、基于薄壳体积改变率、基于失稳先兆的钢结构失稳监测方法;进一步对3种钢结构失稳监控部件进行了概念设计,包括钢套管压力监控、节点塌陷监控、坦拱和扁壳跃越失稳监控;总结了各种监测方法的特点和存在的问题。
关键词:失稳监测;振动监测;钢套管压杆;节点塌陷监控;跃越失稳监控;钢结构
20世纪50年代以来,、分析模型和技术的日趋精细,使钢结构跨度更大、质量更轻、刚度更柔、体型更复杂,对钢结构稳定、可靠性的研究显得越来越重要。由于实际结构非常复杂,再加上结构初始缺陷的存在,以致根据理想模型得到的稳定理论分析结果与实际稳定承载力之间存在较大差异。为了保证结构的安全可靠,往往把稳定理论分析结果除以很大的安全系数作为稳定性设计载荷。若用试验来测定结构或构件的屈曲载荷,由于普通稳定性试验是破坏性试验,试验成本高,试验次数有限,而且试验结果往往离散性很大。这些均在一定程度上制约了钢结构的跨度和高度,也影响了其可靠性和经济性。
鉴于上述情况,笔者对钢结构或构件的各种失稳监测方法进行了研究,将目前应用于结构健康监测和损伤诊断的方法扩展到钢结构的失稳监测领域,并对各类失稳监控部件进行了初步探讨,从而为实现钢结构失稳监测和控制的一体化以及为防止钢结构失稳采取更加积极、主动的对策提供参考。
1钢结构失稳监测方法
利用应变和位移传感器进行稳定监测结构或构件从加载开始直到丧失稳定性而发生破坏的过程中,其刚度将发生规律性的变化,伴随着结构或构件刚度的变化,其变形也会表现出某种规
律性的变化,包括变形与荷载之间的规律性变化、变形与时间之问的规律性变化、加载响应比的规律性变化等。如果在结构实际工作的过程中,能够对结构的变形进行实时、在线的监测,通过变形的变化趋势,就可判断出结构的稳定性,从而实现结构失稳的
变形监测。
钢结构一旦发生失稳问题后果将不堪设想,而且其失稳破坏往往是一个缓慢的过程,短期的测试可能无法发现,必须长期监测才可以看出。通过在钢结构主要受力构件或关键部位安装应变和位移传感器,长期监测整个钢结构主要受力构件或关键部位受力后应变、位移状况,及时准确地了解钢结构主要受力构件或关键部位应变、位移值及其变化趋势,为钢结构查找失稳隐患,并为其整改加固提供依据。
基于振动特性的钢结构失稳监测
结构的稳定性可用结构的模态参数(主要是自振频率和振型)进行描述。结构的模态参数是结构的一个非常重要的性态表现。它反映了结构的质量和刚度分布状况,从结构的模态参数发生的变化,可以定性或定量地判别结构稳定状态的改变。建筑结构的整体失稳往往是由于构件的老化或在地震等灾害作用下,连接件或构件的局部失稳所引起,任何由于局部失稳而造成的质量和刚度矩阵
的变化都将从频率及振型量测值的变化上表现出来。如果发现当前所测的结构频率及振型与原来的
频率及振型有差别,可以认为结构的质量和刚度矩阵发生了变化,频率和振型的变化到一定程度,即结构中的部分构件、连接件的稳定性发生