浅谈工程中钢结构稳定的认识

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1、摘要：稳定问题一直是钢结构设计的关键问题之一,钢结构体系的广泛应用凸显了稳定问题研究的重要性和紧迫性。由于钢结构体系设计、建造以及使用当中存在着许多不确定性因素。而且随着新型结构不断地出现，在稳定设计中另一个导致构件和结构失稳的因素就是设计人员对这些结构性能熟悉甚少，因此本文提出了现有新型结构稳定性存在的一些新问题，以便参考。正文：稳定性是钢结构的一个突出新问题。在各种类型的钢结构中，都会碰到稳定新问题。对于这个新问题处理不好，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

2、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,忽然于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。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，钢结构中的稳定新问题是钢结构设计中以待解决的主要新问题，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

3、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。本文针对这些新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探究应该了解的一些新问题并且应该懂得如何解决这些新问题。只有这样我们在设计中才能更好处理钢结构稳定新问题。钢结构失稳的分类　　(1)第一类稳定新问题或者具有平衡分岔的稳定新问题（也叫分支点失稳）。完善直杆轴心受压时的屈曲

4、和完善平板中面受压时的屈曲都属于这一类。　　(2)第二类稳定新问题或无平衡分岔的稳定新问题（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。随着稳定新问题探究的逐步深入，上述分类看起来已经不够了。在实际工程中：强度新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

5、力新问题。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。稳定新问题则和强度新问题不同，它主要是找出外荷载和结构内部反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，它是一个变形新问题。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。因此在设计时也就要求我们根据稳定新问题在实际工程中的特征来设计。(1)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，如桁架和框

6、架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，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，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。就如上述的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而造成出平面失稳。　　由平面桁架组成的塔架，基于同样原因，需要注重杆件的稳定和横隔设置之间的关系。　　(2)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。　　目前任设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳

7、定时用到的柱计算长度系数，自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。GBJl7—88规范对单层或多层框架给出的计算长度系数采用了五条基本假定，其中包括摘要：“框架中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杆件稳定计算的常用方法，往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的，设计者必须确知所设计的结构符合这些假设时才能正确应用。在实际工程中，框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况还可举出以下两种，即附有摇摆