鋼結構的穩定性設計研究

2022-03-16 18:34:14 字數 955 閱讀 4865

關鍵詞鋼結構;設計;穩定性;強度;原則;

引言穩定性是鋼結構工程中需要重點考慮的內容之一,現實生活中因鋼結構失穩造成的工程事故案例也比較多,如美國哈特福特城的體育館平面92m×110m的網架結構,突然於2023年墜落地面,原因是由於壓桿屈曲失穩;2023年我國也曾經發生13.2m×18.0m鋼網架因腹杆穩定不足在施工過程中塌落的事故;2023年1月3日下午,昆明新機場38m鋼結構橋跨突然垮塌,造成7人死亡、8人重傷、26人輕傷,原因是橋下鋼結構支撐體系突然失穩,8m高的橋面隨即垮塌下來。

從上述案例可以看出,鋼結構失穩破壞的原因通常是其結構設計不合理,存在結構設計缺陷所致,要從根本上杜絕此類事的發生,鋼結構穩定性設計是關鍵。

1、鋼結構穩定性的基本概念分析

(1)穩定與強度的不同之處。

所謂強度問題,指的是在穩定平衡狀態下的單個構件或者結構,施加外荷載而引發的最大應力時,是否突破了建築材料的極限強度,從這個角度來講,是乙個應力問題。穩定問題則與之有著很大的區別,穩定問題的重點在於找出結構內部抵抗力與外部荷載間的不穩定平衡狀態,主要包括變形開始急劇上公升的狀態,並使自身盡量避免進入該狀態區域。由以上的分析可知,穩定問題屬於變形問題。

(2)鋼結構失穩的型別。

第一類鋼結構穩定問題也叫做平衡分岔的穩定問題,也被稱為分支點失穩。例如,完善平板中面受壓時的屈曲以及完善直杆軸心受壓時的屈曲,都可以歸入此類中。第二類鋼結構穩定問題也叫做無平衡分岔的穩定問題,也被稱為極值點失穩。

例如,一些材料為建築鋼材的偏心受壓構件,當其塑型發展到某種程度時,就會失去穩定的能力。躍越失穩:這種失穩型別明顯不同於以上所提及的兩種型別,躍越失穩既沒有極值點,也不存在平衡分岔點,而是在穩定平衡喪失之後接著進入下乙個穩定平衡狀態。

2、鋼結構穩定設計存在問題分析

(1) 目前在網殼結構穩定性的研究中,梁一柱單元理論已成為主要的研究工具。但梁一柱單元是否能真實反映網殼結構的受力狀態還很難說,雖然有學者對梁一柱單元進行過修正,主要問題在於如何反映軸力和彎矩的耦合效應。

鋼結構的穩定性設計研究

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