钢结构稳定-概述课件.ppt

《钢结构稳定-概述课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、钢结构稳定本课程主要任务与目的讨论静荷载作用下钢结构基本构件（杆系结构和薄板）的稳定，包括稳定的基本概念和临界荷载常用的计算方法，以及稳定理论在钢结构设计中的应用。主要任务通过掌握各种受力杆件和板件稳定基本概念及临界荷载的计算方法，熟悉《钢结构基础》课程中设计公式的理论背景，以更好地指导工程应用。目的概述轴心受压构件失稳压弯构件的失稳梁的弯扭失稳框架平面内失稳薄板的屈曲杆系结构概述钢结构的失稳破坏失稳类型临界力的计算方法主要内容:钢结构的失稳类型重点:1钢结构的失稳破坏稳定问题的存在第1章概述钢材强度高，各种建筑材料中，同样条件下需要的截面面积最小，具

2、有截面轮廓尺寸小、构件细长、板件薄柔的特点，故容易失稳。常用最低强度钢材Q235的设计强度为215N/mm2普通混凝土最高级别C50的抗压强度设计值为23.1N/mm2高强混凝土最高级别C80的抗压强度设计值为35.9N/mm2钢结构常因为个别杆件失稳而导致整个结构塌落，故稳定问题是钢结构的核心问题之一。对于钢结构构件，稳定计算比强度计算更重要。1钢结构的失稳破坏失稳的原因第1章概述设计（计算、计算与构造的一致性、计算模型与简图的一致性）施工使用状态变化如气候超载（雪载、风载等）、人为超载（使用功能变化导致的超载）及其他不可预料的作用（爆炸等）第1章概

3、述钢结构事故第1章概述钢结构事故第1章概述钢结构事故第1章概述钢结构事故第1章概述钢结构事故第1章概述钢结构事故第1章概述钢结构事故1钢结构的失稳破坏稳定问题与强度问题的区别第1章概述强度问题：指构件或结构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，关注结构构件截面上产生的最大内力或最大应力是否达到截面的承载能力或材料的强度，是应力问题。是对截面而言的。稳定问题：找出外荷载与构件或结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，属于变形问题。是对构件整体而言的。失稳是构件整体刚度问题。1钢结构的失稳破坏稳定

4、问题的特点第1章概述稳定问题采用二阶分析：分析变形后结构的平衡，考虑变形对结构的影响，也称几何非线性分析。不能应用叠加原理：应用叠加原理需满足虎克定律和小变形，即为几何和物理线性问题。弹性稳定问题不满足小变形（几何非线性）；非弹性稳定问题不满足虎克定律和小变形（几何和物理双重非线性）。稳定问题不必区分静定和超静定结构：稳定问题中，无论对于何种结构（静定或超静定）都要针对变形后的位形进行分析。2失稳的类型失稳类型第1章概述稳定平衡随遇平衡不稳定平衡2失稳的类型失稳类型第1章概述稳定平衡临界状态P

5、态，如果施加微小侧向力，杆件发生微弯曲，除去侧向力后，弯曲变形仍然保持，杆件不能恢复直线状态。P>Pcr时，不稳定平衡状态P=Pcr时，随遇平衡状态2失稳的类型失稳类型第1章概述分支点失稳（稳定分支点失稳、不稳定分支点失稳）极值点失稳越跃失稳2失稳的类型失稳类型分支点失稳第1章概述原始平衡临界平衡P-δ曲线在同一荷载点出现了平衡分支现象。失稳前后受力性质发生变化。2失稳的类型失稳类型稳定分支点失稳第1章概述大挠度弹性理论分析的荷载－位移关系压杆产生弯曲变形后变为压弯构件，其极限荷载与屈曲荷载很接近，故不能利用屈曲后强度。2失稳的类型失稳类型稳定分支点失

6、稳第1章概述中面均匀受压四边支承薄板的荷载－位移关系由于横向薄膜张力作用，屈曲后能承受较大的荷载增量，其极限荷载远大于屈曲荷载，可以利用屈曲后强度。2失稳的类型失稳类型不稳定分支点失稳第1章概述不稳定分支点失稳发生分支点失稳后，只能在远比临界荷载低的条件下维持平衡状态。2失稳的类型失稳类型极值点失稳第1章概述不稳定分支点失稳构件弯曲变形的性质始终未发生改变。2失稳的类型失稳类型越跃失稳第1章概述越跃失稳（均布荷载作用的坦拱）由一个平衡状态突然跳跃到一个非临近的具有很大变形的另一个平衡状态。3临界力的计算方法临界状态：结构（构件）由稳定平衡到不稳定平衡的

7、界限状态。临界荷载值：结构（构件）处于临界状态时的荷载值。第1章概述3临界力的计算方法静力法（静力平衡法）第1章概述根据发生微小弯曲变形后的受力条件建立平衡微分方程，求解临界荷载。算例Ⅰ：两端铰接的轴心受压杆取出隔离体，离下端距离为x处截面的内外力矩外力矩为：内力矩为：平衡方程为：令通解为：由边界条件y（0）＝0和y（l）＝0有：要求C1、C2有非零解，则系数行列式必须为零即：其中n＝0，1，2，…由，有：当n＝1时，得到P的最小值Pcr：第1章概述平衡法只能求解屈曲荷载，但不能判断结构平衡状态的稳定性。能量法（能量守恒原理和势能驻值原理）能量守恒原理

8、（Timoshenko能量法）：保守系统处在平衡状态时，储存在结构体系中的应变能等于外力所做的