钢结构稳定设计的探讨

发布时间:2012-07-25 共1页

  1、 引言
  稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中,都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好,将会造成不应有的损失。现代工程史上不乏因失稳而造成的钢结构事故,其中影响最大的是1907年加拿大魁北克一座大桥在施工中破坏,9000吨钢结构全部坠入河中,桥上施工的人员75人遇难。破坏是由于悬臂的受压下弦失稳造成的。而美国哈特福特城的体育馆网架结构,平面92m×110m,突然于1978年破坏而落地,破坏起因可能是压杆屈曲。以及1988年加拿大一停车场的屋盖结构塌落,1985年土耳其某体育场看台屋盖塌落,这两次事故都和没有设置适当的文撑有关 [1].在我国1988年也曾发生l3.2 ×l7.99m网架因腹杆稳定位不足而在施工过程中塌落的事故。从上可以看出,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损失,而且会造成人员的伤亡,所以我们在钢结构设计中,一定要把握好这一关。目前,钢结构中出现过的失稳事故都是由于设计者的经验不足,对结构及构件的稳定性能不够清楚,对如何保证结构稳定缺少明确概念,造成一般性结构设计中不应有的薄弱环节。另一方面是由于新型结构的出现,如空间网架,网壳结构等,设计者对其如何设计还没有完全的了解。本文针对这些问题提出了在设计中应该明确在钢结构稳定设计中的一些基本概念,以及对新型钢结构稳定性研究应该了解的一些问题并且应该懂得如何解决这些问题。只有这样我们在设计中才能更好处理钢结构稳定问题。
  2、 钢结构稳定设计的基本概念
  2.1 强度与稳定的区别
  强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力(或内力)是否超过建筑材料的极限强度,因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性,对混凝土等脆性材料,可取它的最大强度,对钢材则常取它的屈服点。 稳定问题则与强度问题不同,它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态,即变形开始急剧增长的状态,从而设法避免进入该状态,因此,它是一个变形问题。如轴压柱,由于失稳,侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩,因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然,轴压强度不是柱子破坏的主要原因。
  2.2钢结构失稳的分类
  (1)第一类稳定问题或者具有平衡分岔的稳定问题(也叫分支点失稳)。完善直杆轴心受压时的屈曲和完善平板中面受压时的屈曲都属于这一类。
  (2)第二类稳定问题或无平衡分岔的稳定问题(也叫极值点失稳)。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)跃越失稳是一种不同于以上两种类型,它既无平衡分岔点,又无极值点,它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。
  区分结构失稳类型的性质十分重要,这样才有可能正确估量结构的稳定承载力。随着稳定问题研究的逐步深入,上述分类看起来已经不够了。设计为轴心受压的构件,实际上总不免有一点初弯曲,荷载的作用点也难免有偏心。因此,我们要真正掌握这种构件的性能,就必须了解缺陷对它的影响,其他构件也都有个缺陷影响问题。另一方面就是深入对构件屈曲后性能的研究。
  2.3钢结构设计的原则
  钢结构稳定问题区别于强度问题。在实际设计中,设计人员应该明确知道结构构件的稳定性能,以免在设计过程中发生不必要的失稳损失。针对上述问题,本文提出了在设计过程中设计人员应该明确的一些基本概念;其次,随着新型结构的出现,设计人员对其性能认识的不足,从而导致构件的失稳,本文就这个问题阐述了新型结构现存的一些问题,并且针对一些问题论述了产生的原因。总之,只有深入了解这些问题,才会使得钢结构稳定理论设计不断地完善。
  

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