钢结构稳定原理 ppt课件
合集下载
钢结构的稳定
钢构件的稳定问题
钢构件的稳定问题
2.3 偏压构件失稳破坏形态
平面内整体失稳破坏
（同受弯构件弯曲失稳）
局部失稳破坏
（同轴压、受弯构件）
平面外整体失稳破坏
（同受弯构件整体失稳）
钢构件的稳定问题
1.2 极值点稳定
如图示杆件存在初曲率或者荷载P为偏心荷载。 破坏中不出现分支现象。极值点失稳是工程中最 为常见的失稳破坏。
钢构件的稳定问题
钢构件的稳定问题
2.1轴压构件失稳破坏形态
（1）弯曲屈曲：只发生弯曲变形，杆件
的截面只绕一个主轴旋转，杆的纵轴由直 线变为曲线，这是双轴对称截面（如工字 形截面）最常见的屈曲形式。
钢构件的稳定问题
失稳破坏是钢结构中最为常见的一类破坏形
态，钢构件发生失稳破坏时，其材料强度远远没
有充分发挥 出来，而且破坏过程带有 突然性 ， 是典型的脆性破坏，设计中应予以避免。
两类稳定问题：分支点稳定
极值点稳定
wk.baidu.com
钢构件的稳定问题
1.1 分支点稳定
如图示杆件是理想的直线（没有初曲率），荷载 P是理想的中心受压荷载（无偏心）。 破坏中出现分支现象。
（2）扭转屈曲：失稳时杆件除支承端外
的各截面均绕纵轴扭转，这是某些双轴对 称截面（如十字形截面）压杆可能发生的 屈曲形式。
钢结构稳定-3
2
(a)
M
z
u
M
du dz
Z
X X’
Z’ 图 2
du M dz
在x’ z’ 平面内为梁的侧向弯曲，其弯矩的平衡方程为：
d u − EIy 2 = Mϕ dz
2
(b)
u
由于梁端部夹支，中部任意 截面扭转时，纵向纤维发生 了弯曲，属于约束扭转，其 扭转的微分方程为(参见构件 的约束扭转，教科书4.2）：
π 2 EI y Iw l 2GIt 2 Mcr = β1 2 β2a + β3By + (β2a + β3By ) + 1+ 2 π EI l Iy w
1 By = y( x2 + y2 )dA− y0 其中 2I x ∫A
I1
a
S O
yo
即 ： 式 中
γ R − −材料分项系数； ϕb = σcr f y − −稳定系数。
（2）稳定系数的计算
任意横向荷载作用下： 任意横向荷载作用下： A、轧制H型钢或焊接等截面工字形简支梁 、轧制H
2 λyt1 4320Ah 235 ϕb = βb ⋅ 2 1+ 4.4h +ηb f λyWx y 式中 βb − −等效临界弯矩系数；
2 2 2 πz π π M =0 EIw + GIt − C sin L L L EI y
钢结构课件 轴心受压构件的整体稳定性
当b t 0.58 l0 y b时：
yz
y 1
0.475 b 4 l02yt 2
当b t 0.58 l0 y b时：
yz
3.9
b t
1
l02yt 2 18 .6b 4
y
b
b
y
（b）
46
C、长肢相并的不等边角钢截面，图（C）
当b2 t 0.48 l0 y b2 时：
2E 2t(kb)h2 4 2x 2tbh2 4
2E k 2x
对y y轴屈曲时：
cry
2E Iey 2y I y
2E 2t(kb)3 12 2y 2tb3 12
2E 2y
k3
不同长细比λx和λy对应的屈曲应力σx和σy
(4 10)
(4 11)
极值点失稳 极限承载力
压杆跨中截面边缘 纤维开始屈服，进 入弹塑性发展阶段
数值法
21
实腹式轴压构件整体稳定计算公式——GB50017
要求
外力 N Ncr 构件的临界力
N Ncr / R 计入抗力分项系数
转化成应力 表达形式
N Ncr cr cr fy f
A AR R fy R
第四章 钢结构的稳定
4.2 轴心受压构件的整体稳定性
4.2.2 初弯曲的影响
初弯曲的形式是多样的假设为半波正弦曲线，则
z z
z z z
杆件的挠度增加y，偏心矩为N(y+yo)，截面内力抵抗 矩为-EIy"，平衡方程如下： 对两端铰接的压杆在弹性阶段有： 联解上述三式得：
z
z
z
β称挠度放大系数
4.2 轴心受压构件的整体稳定性
是著名设计师特奥多罗〃库帕的一个真正有价值的"最佳、最 省的设计”.它没有架成。库帕忘乎所以地把大桥的长度由500米 加到600米,以成为世界上最长的桥。桥的建设速度很快,施工也很 完善。正当投资人士开始考虑如何为大桥剪彩时,忽然听到一阵震 耳欲聋的巨响——大桥的整个金属结构垮了。由于库帕的过分自 信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场事故。
sz z
z z vs
z z a s
v a
P
P
则体系的振动方程为：
θ
l
0
dm) z] rθ Pl sin 0 [(z
dz l z
adm
rθ
ml 2 r Pl 0 3 r Pl 2 0 ml / 3 r Pl 2 方程解为： 2 ml / 3
4.2 轴心受压构件的整体稳定性
Ie——截面弹性区惯性矩 (弹性惯性矩) I——全截面惯性矩。 由于Ie／I<1，因此残余应力使轴心受压杆件的临界力和临界应力降低了。而此影响 对杆件的强轴和弱轴又是不一样的。 对强轴(X)屈曲时
钢结构稳定理论-2
该微分方程的通解为：
yAsikn xBco ksx
A,B为待定系数，由边界条件确定
哈尔滨工业大学
yx 0 0 B 0 , yA siknx yxl 0Asikn l0
A0 否则方程的解为0，没有意义。
sikn l0
kn
n
l
即
P
n
2
EI l
大挠度理论使用了弹性假设，因此屈曲后荷载有所提 高，但当挠度达到构件长度3％以上时，跨中弯曲应 力将使截面进入弹塑性状态，出现下降段，如上图所 示。因此轴心压杆的屈曲后强度提高时没有意义的。
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
§2-4 理想轴心压杆的弹塑性屈曲
(inelastic buckling)
1）理想弹性轴压杆屈曲的适用范围
l
P cr 1.4 l3 2E I(l /1 2 .E 4)2 3 I( 0.2 7 E l)2I
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
工况三：一端嵌固、一端自由的轴心压杆
yx00, y' x00
y'' xl 0, y''' xl k2y' xl 0
有： B D 0
kl
k 2 ( Ak cos kl Bk sin kl C ) 0
yAsikn xBco ksx
A,B为待定系数，由边界条件确定
哈尔滨工业大学
yx 0 0 B 0 , yA siknx yxl 0Asikn l0
A0 否则方程的解为0，没有意义。
sikn l0
kn
n
l
即
P
n
2
EI l
大挠度理论使用了弹性假设，因此屈曲后荷载有所提 高，但当挠度达到构件长度3％以上时，跨中弯曲应 力将使截面进入弹塑性状态，出现下降段，如上图所 示。因此轴心压杆的屈曲后强度提高时没有意义的。
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
§2-4 理想轴心压杆的弹塑性屈曲
(inelastic buckling)
1）理想弹性轴压杆屈曲的适用范围
l
P cr 1.4 l3 2E I(l /1 2 .E 4)2 3 I( 0.2 7 E l)2I
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
工况三：一端嵌固、一端自由的轴心压杆
yx00, y' x00
y'' xl 0, y''' xl k2y' xl 0
有： B D 0
kl
k 2 ( Ak cos kl Bk sin kl C ) 0
钢结构稳定理论
2. 给定压力P；
3. 假定A端由外荷载产生的 转角为θa，由A→B逐段 计算；
4. 计算第一段中点(1/2)处的 曲率ρ1/2，过程如下：
1) 将截面分成m块小单元；
2) 假定形心处1/ 2 和截面曲 率 1/ 2
钢结构稳定理论
3) 求解各小块中心点的应变
i
1/2
yi 1/ 2
ri
E
4) 由 i i
l2
um
sin
l
z
c、由基本假设第三条，平衡方程可以表达为：
M q Pum f (P,um )
d、P的最大值可由 dP 0 得到，即为弯矩作用平
du
面内的稳定承载力。
m
Pu
2 EIex l2
钢结构稳定理论
5）等效弯矩的概念：
❖ 考虑受不等端弯矩作用的压 弯构件
❖ 平衡方程：
EIy
Py
MA
yi
yi1
ii1
2 i
2
y''(x
i
2
)
yi1
ii1
2 i
2
i, i1
2
y1
y0
10
12
2
1
2
同时有：y1
2
1
2
A
1 2
(1
2
)2
3. 假定A端由外荷载产生的 转角为θa，由A→B逐段 计算；
4. 计算第一段中点(1/2)处的 曲率ρ1/2，过程如下：
1) 将截面分成m块小单元；
2) 假定形心处1/ 2 和截面曲 率 1/ 2
钢结构稳定理论
3) 求解各小块中心点的应变
i
1/2
yi 1/ 2
ri
E
4) 由 i i
l2
um
sin
l
z
c、由基本假设第三条，平衡方程可以表达为：
M q Pum f (P,um )
d、P的最大值可由 dP 0 得到，即为弯矩作用平
du
面内的稳定承载力。
m
Pu
2 EIex l2
钢结构稳定理论
5）等效弯矩的概念：
❖ 考虑受不等端弯矩作用的压 弯构件
❖ 平衡方程：
EIy
Py
MA
yi
yi1
ii1
2 i
2
y''(x
i
2
)
yi1
ii1
2 i
2
i, i1
2
y1
y0
10
12
2
1
2
同时有：y1
2
1
2
A
1 2
(1
2
)2
《钢结构稳定》课件
耐久性原则
考虑结构的预期寿命，确保结构 在使用年限内保持稳定，防止因 腐蚀、磨损等造成的失效。
设计规范与标准
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
规定了钢结构设计的基本原则、要求和方法，是钢结构设计的国家标准。
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
规定了建筑结构承受的各类荷载的标准值，是钢结构设计的重要依据。
结构建模与计算
建立结构的计算模型，进行内力分析和稳定性计算 。
构造设计
根据计算结果，进行节点的细部设计和连接方式 的选择。
施工图绘制
完成施工图纸的绘制，包括节点详图、构件加工图等。
Part
05
钢结构稳定的应用实例
高层建筑钢结构稳定设计
总结词
高层建筑钢结构稳定设计是钢结构稳定应用的重要领域，需要考虑多种因素，如风载、 地震等自然因素以及建筑本身的结构特性。
THANKS
感谢您的观看
Part
04
钢结构稳定设计原则与规范
设计原则
安全原则
确保钢结构在使用过程中能够承 受各种预期的荷载和条件，不发 生失稳破坏，保证结构安全。
经济性原则
在满足安全、适用和耐久的前提 下，合理选用材料、结构和构造 ，降低工程成本。
适用性原则
满足结构的使用要求，保证结构 的正常工作，防止出现不正常的 弯曲、变形和振动。
考虑结构的预期寿命，确保结构 在使用年限内保持稳定，防止因 腐蚀、磨损等造成的失效。
设计规范与标准
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
规定了钢结构设计的基本原则、要求和方法，是钢结构设计的国家标准。
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
规定了建筑结构承受的各类荷载的标准值，是钢结构设计的重要依据。
结构建模与计算
建立结构的计算模型，进行内力分析和稳定性计算 。
构造设计
根据计算结果，进行节点的细部设计和连接方式 的选择。
施工图绘制
完成施工图纸的绘制，包括节点详图、构件加工图等。
Part
05
钢结构稳定的应用实例
高层建筑钢结构稳定设计
总结词
高层建筑钢结构稳定设计是钢结构稳定应用的重要领域，需要考虑多种因素，如风载、 地震等自然因素以及建筑本身的结构特性。
THANKS
感谢您的观看
Part
04
钢结构稳定设计原则与规范
设计原则
安全原则
确保钢结构在使用过程中能够承 受各种预期的荷载和条件，不发 生失稳破坏，保证结构安全。
经济性原则
在满足安全、适用和耐久的前提 下，合理选用材料、结构和构造 ，降低工程成本。
适用性原则
满足结构的使用要求，保证结构 的正常工作，防止出现不正常的 弯曲、变形和振动。
钢结构设计原理 ppt课件
14
15
16
拱 结 构
网架结构
桥17 梁
二、钢结构的应用范围 1.大跨度结构
（Long Span Structure )
18
19
20
• 国家体育场的“鸟巢”是由一系列辐射式门式钢 桁架围绕碗状坐席区旋转而成，结构科学简洁， 设计新颖独特，为国际上极富特色的巨型建筑21。
22
23
天津体育场 西班牙迪加航空港
5. 掌握各种连接（焊接、螺栓连接）和各类构件(梁、 柱和屋架)的工作性能、破坏特征及其设计的基本方法。
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
45
46
主要分析软件： LUSAS Bridge analysis software
47
• 建筑+机械的创举，多学科的融合也许是未来结构发展应 用的一个方向。
作为世界第一个旋转式船舶吊桥，耗资2600万美元的 Falkirk Wheel 的开通使苏格兰中部连接大西洋和北海的 水道再度畅通。旋转吊桥的巨大起重机配备10个水压马达， 能在15分钟内，将4艘船（包括水）起吊到33米高度。与 此同时，另一只吊臂将4艘船放下。转轮位于格拉斯哥和 爱丁堡两个城市的中央，一条100米水渠的顶端 。
15
16
拱 结 构
网架结构
桥17 梁
二、钢结构的应用范围 1.大跨度结构
（Long Span Structure )
18
19
20
• 国家体育场的“鸟巢”是由一系列辐射式门式钢 桁架围绕碗状坐席区旋转而成，结构科学简洁， 设计新颖独特，为国际上极富特色的巨型建筑21。
22
23
天津体育场 西班牙迪加航空港
5. 掌握各种连接（焊接、螺栓连接）和各类构件(梁、 柱和屋架)的工作性能、破坏特征及其设计的基本方法。
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
45
46
主要分析软件： LUSAS Bridge analysis software
47
• 建筑+机械的创举，多学科的融合也许是未来结构发展应 用的一个方向。
作为世界第一个旋转式船舶吊桥，耗资2600万美元的 Falkirk Wheel 的开通使苏格兰中部连接大西洋和北海的 水道再度畅通。旋转吊桥的巨大起重机配备10个水压马达， 能在15分钟内，将4艘船（包括水）起吊到33米高度。与 此同时，另一只吊臂将4艘船放下。转轮位于格拉斯哥和 爱丁堡两个城市的中央，一条100米水渠的顶端 。
《钢结构稳定理论》PPT课件
钢结构稳定理论
内蒙古科技大 学
❖ 由边界条件：
x0, y0B Ma N
xl,y AN1tMgakl sM inkb l
❖ 变形曲线方程为：
yN1 tMgakl sM inkb lsinkxMNa coskx
N1 (Ma
Mb
N)
x l
Ma
钢结构稳定理论
内蒙古科技大 学
❖ 利用边界条件： x 0 时 y ’ ， a ； x l时 y ' ， b
2
tg tg
2
M
b
i sin
2
tg
sin
2
Q
a
Q
b
1 l
(M
a
M
b)
钢结构稳定理论
aN
Ma
θ=1
l
EI
b
Mb
N
钢结构稳定理论
内蒙古科技大 学
M
a
i
tg
M
b
i
sin
Qa Qb 0
II. 由单位线位移引起的反力
内蒙古科技大 学
N Ma a
l
EI
b N δ=1
Ma
M
a
i
2 l
tg tg
M
a
3 EI l
b
Mb0
Qa
钢结构稳定性ppt
出现卸载区，塑性区应力不变而变形增加,微弯时截面的
弹性区抵抗弯矩，因此,用截面弹性区的惯性矩Ie代替全截 面惯性矩I，即得柱的临界应力：
2 EI e 2 EI I e N cr 2 2 l l I
2E Ie cr 2 I
第四章 单个构件的承载能力—稳定性
4.2.1 纵向残余应力对轴心受压构件整体稳定性的影响 仍以忽略腹板的双轴对称工字钢柱为例，推求临界应 力： 当σ >fp=fy-σ 4.7(d)。 柱屈曲可能的弯曲形式有两种：沿强轴（x轴）和沿 弱轴（y轴）,因此，临界应力为：
对x x轴屈曲时：
rc时，截面出现塑性区，应力分布如图
crx
2 E I ex 2 E 2t ( kb)h 2 4 2 E 2 2 2 k 2 x I x x 2tbh 4 x
( 4 9)
第四章 单个构件的承载能力—稳定性
4.2.1 纵向残余应力对轴心受压构件整体稳定性的影响
残余应力对短柱段的影响
第四章 单个构件的承载能力—稳定性
4.2.1 纵向残余应力对轴心受压构件整体稳定性的影响 显然,由于残余应力的存在导致比例极限 f 降为: p
f p f y rc
rc
—截面中绝对值最大的残余应力。
根据压杆屈曲理论，当
N A f p f y rc 或
钢结构培训PPT课件
要点二
塑性力学方法
基于塑性力学理论，采用极限平衡法、塑性铰线法等方法 进行分析
内力分析和截面设计
选择合适的截面形式
根据内力分析结果和构造要求选择合适的截面形式，如工字形、 箱形、圆形等。
确定截面尺寸
根据内力分析结果和截面承载能力要求进行截面尺寸设计。
考虑局部稳定和整体稳定
对截面进行局部稳定和整体稳定验算，确保结构安全。
钢材力学性能指标
屈服强度
钢材开始发生明显塑性 变形时的应力，是钢材
设计的主要依据。
抗拉强度
钢材在拉伸过程中所能 承受的最大应力，反映
钢材的韧性。
பைடு நூலகம்伸长率
钢材在拉伸断裂后，标距段 伸长的长度与原标距长度的 百分比，表示钢材的塑性。
冲击韧性
钢材在冲击载荷作用下 抵抗断裂的能力，反映
钢材的脆性。
不同类型钢材特性比较
焊接材料
焊条、焊丝、焊剂等，应 与母材匹配，保证焊缝性 能不低于母材。
螺栓连接类型、规格和预紧力控制
螺栓类型
预紧力控制
普通螺栓和高强度螺栓，根据设计要 求选择。
采用扭矩法、转角法或拉伸法控制预 紧力，保证连接的紧固性和稳定性。
螺栓规格
直径、长度、螺纹等应符合国家标准 和设计要求。
其他连接方式简介
发展趋势及应用领域
高性能钢材的应用
钢结构设计课件ppt
将结构离散为有限个小的单元，通过计算这些单元的力学行为
来预测整体结构的力学性能。
直接分析法
02
直接对整体结构进行分析，无需离散化，适用于大型复杂结构
的快速近似分析。
边界元法
03
基于边界积分方程的数值方法，适用于求解边界问题，减少未
知数和计算量。
结构体系与布置
框架结构
由梁和柱组成的结构体系 ，具有较好的承载能力和 空间灵活性。
感谢您的观看
THANKS
拼接工艺评定
进行拼接工艺评定，确保拼接质量符合要求 ，保证节点的安全性和稳定性。
05 钢结构稳定性设计
稳定性概念与失稳类型
稳定性概念
钢结构在外部载荷的作用下，能够保持其平衡状态而不发生过大变形的能力。
失稳类型
分为弯曲失稳、扭转失稳和弯曲与扭转组合失稳三种类型。
稳定性的分析方法
静力分析法
通过平衡条件求解临界载荷，适用于大挠度问题。
地震作用
地震对结构的动态作用力。
04 钢结构节点设计
节点设计原则与分类
结构安全
确保节点在各种工况下的承载能力和稳定性，满足结构安全 要求。
经济性
在满足结构安全的前提下，尽量降低节点制造成本和材料消 耗。
节点设计原则与分类
• 施工便利性：节点设计应便于现场施工和安装，减少施工 难度和成本。
钢结构稳定
钢结构稳定理论
钢结构稳定理论
初始几何缺陷δ越大，弹塑性临 界承载力越低
跃越稳定(snap through instability) 平衡→失稳（失去承载力）→新的平衡
钢结构稳定理论
2）按失稳现象分
构件失稳 部分结构或整体结构失稳（体系失稳） 板件失稳（屈曲后强度post buckling的利用） 筒壳的失稳（缺陷敏感性失稳）
§1-2 稳定问题分类
1）按平衡状态分
理想轴压或压弯构件或结构的稳定(perfect)
钢结构稳定理论
又称：分岔失稳或第一类稳定问题(bifurcation instability) 定义：由原来的平衡状态变为一种新的微弯（或微扭）
平衡状态。 相应的荷载NE——屈曲荷载、临界荷载、平衡分岔荷载 此类稳定又可分为两类： 稳定分岔失稳
在此平衡位置建立平衡方程，求得临界荷载；
找到所有临界状态，其临界荷载最低的状态为真正的 失稳状态；
这种方法只能得到临界荷载，不能判别稳定性类别。
钢结构稳定理论
例：求解图示刚性杆体系的临界力
设在临界状态时，有一微小转角θ， 所代表的位置平衡的。 弹性铰的转动刚度为r。 则列出平衡方程：
P l sin r 0 (sin ) (P l r) 0
破坏原因：格构式下弦压杆的角钢缀条过于柔弱、失稳， 其总面积只占弦杆截面面积的1％。
钢结构稳定理论
初始几何缺陷δ越大，弹塑性临 界承载力越低
跃越稳定(snap through instability) 平衡→失稳（失去承载力）→新的平衡
钢结构稳定理论
2）按失稳现象分
构件失稳 部分结构或整体结构失稳（体系失稳） 板件失稳（屈曲后强度post buckling的利用） 筒壳的失稳（缺陷敏感性失稳）
§1-2 稳定问题分类
1）按平衡状态分
理想轴压或压弯构件或结构的稳定(perfect)
钢结构稳定理论
又称：分岔失稳或第一类稳定问题(bifurcation instability) 定义：由原来的平衡状态变为一种新的微弯（或微扭）
平衡状态。 相应的荷载NE——屈曲荷载、临界荷载、平衡分岔荷载 此类稳定又可分为两类： 稳定分岔失稳
在此平衡位置建立平衡方程，求得临界荷载；
找到所有临界状态，其临界荷载最低的状态为真正的 失稳状态；
这种方法只能得到临界荷载，不能判别稳定性类别。
钢结构稳定理论
例：求解图示刚性杆体系的临界力
设在临界状态时，有一微小转角θ， 所代表的位置平衡的。 弹性铰的转动刚度为r。 则列出平衡方程：
P l sin r 0 (sin ) (P l r) 0
破坏原因：格构式下弦压杆的角钢缀条过于柔弱、失稳， 其总面积只占弦杆截面面积的1％。
钢结构课件完整版
钢结构维护保养策略建议
定期检查
防腐蚀维护
定期对钢结构进行检查，发现问题及时处 理，防止问题扩大。
对钢结构进行定期防腐蚀维护，如补漆、 除锈等，以延长其使用寿命。
防火措施
加强管理
加强钢结构的防火措施，如设置防火墙、 防火门等，提高其耐火能力。
建立完善的钢结构管理制度和档案，加强 对其使用和维护的管理。
冶炼和轧制工艺
不同的冶炼和轧制工艺 会导致钢材内部组织和 结构的不同，从而影响
其性能。
热处理
通过淬火、回火等热处 理手段，可以改变钢材 的内部组织，提高其力
学性能。
应力状态
钢材在不同的应力状态 下表现出不同的力学性 能，如拉伸、压缩、弯
曲、剪切等。
钢材选用原则及注意事项
01
02
03
04
根据结构的重要性、荷载特征 、连接方法、工作环境等因素
及实施效果。
高层建筑核心筒结构体系研究
高层建筑核心筒结构概述
介绍高层建筑核心筒结构的定义、作用、类型等方面的内容。
结构体系研究
深入探讨高层建筑核心筒结构的体系构成、传力机制、稳定性分析 等方面的内容。
工程实例分析
结合具体的高层建筑核心筒结构工程案例，分析其结构体系、设计 方法及实施效果。
空间网格结构创新应用展示
防火涂料种类、性能及施工方法
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
02.1 典型算例1
【典型算例1】 荷载-转角曲线
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
02.2 典型算例2
【典型算例2】 静力平衡法
根据变形后的位置建立平衡方程
N kl cos 0 N kl cos
小变形状态下 cos 1
Ncr kl
同济大学建筑工程系
体稳定的情况下，局部构件或板件 出现了失稳。
截面分类：根据板件的宽厚比划
分截面类型： 第1类：特厚实截面 第2类：厚实截面 第3类：非厚实截面 第4类：纤细截面
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
02
稳定问题的计算方法
02.1 典型算例1
【典型算例1】 静力平衡法
根据变形后的位置建立平衡方程
转移到另一新的平衡状态。
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
01.3 失稳的分类
结构的失稳类别
➢分支点失稳
➢稳定分岔失稳： 理想压杆、四边简支板 ➢不稳定分岔失稳：薄壁圆筒
➢极值型失稳：偏压构件 ➢跳跃型失稳：扁拱、扁网壳
稳定性表达方法：
荷载-位移曲线；平衡路径
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
08.受弯构件的弯扭失稳
（2.0课时）
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
百度文库
主要知识点
09.受弯构件的工程计算方法 （1.0课时） 10.压弯构件的平面内稳定 （1.0课时） 11.平面内稳定的工程计算式 （0.5课时） 12.压弯构件的平面外稳定 （1.0课时） 13.平面外稳定的工程计算式 （0.5课时） 14.受压板件的局部稳定问题 （1.0课时） 15.受压板件的屈曲后强度 （1.0课时） 16.局部稳定的工程计算方法 （1.0课时）
01.1 失稳破坏案例
同济大学建筑工程系
门式刚架的整体失稳
2016《钢结构稳定原理》
01.1 失稳破坏案例
马来西亚某体育场的失稳破坏
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
01.2 平衡和稳定
平衡——指结构处于静止或匀速运动状态； 稳定——指结构原有平衡状态不因微小干扰而改变， 失稳——指结构因微小干扰而失去原有平衡状态，并
2 0 稳定平衡状态 2 0 不稳定平衡状态 2 0 由3阶变分判定
2016《钢结构稳定原理》
02.1 典型算例1
【典型算例1】 能量法
U V U W
r 2 / 2 Nl 1 cos
r Nlsin 0
小变形状态下
sin
N cr
r l
【思考02.1】请根据最小势能原理判别 变形后的平衡状态是否稳定？
钢结构稳定原理
00 课程介绍
主要知识点
01.稳定问题概述
（1.0课时）
02.稳定问题的计算方法 （1.5课时）
03.钢结构基础知识
（0.5课时）
04.轴压构件的弯曲失稳 （2.0课时）
05.轴压构件的扭转失稳
（1.0课时）
06.轴压构件的弯扭失稳
（1.0课时）
07.轴压构件的工程计算方法 （1.0课时）
δ 失稳后位置
0
同济大学建筑工程系
δ
2016《钢结构稳定原理》
01.3 失稳的分类
【思考01.4续】扁网壳和扁拱之间有何异同之处？
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
01.4 钢构件的失稳
钢构件的失稳类别
➢整体失稳
➢弯曲失稳： H型截面柱 ➢扭转失稳： 十字截面柱 ➢弯扭失稳： T型截面柱、钢梁
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
02.2 典型算例2
【典型算例2】 荷载-转角曲线
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
02.3 失稳模态
失稳模态：结构失稳时的变形形状 一阶失稳模态：和第1阶屈曲荷载对应的失稳模态
【思考02.3】请判别轴心受压钢构件的第1阶屈曲模态？
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
02.2 典型算例2
【典型算例2】 能量法
k2 / 2 Nl 1 cos
lsin
kl2 sin2 / 2 Nl 1 cos
sin coskl2 Nl sin 0 N kl cos
小变形状态下 cos 1 Ncr kl
【思考02.2】请根据最小势能原理判别 变形后的平衡状态是否稳定？
Nlsin r 0
N r l sin
小变形状态下 sin
r Ncr l
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
02.1 典型算例1
【典型算例1】 能量法
同济大学建筑工程系
势能阻值原理：外力作用下的结构 体系有微小变形时总势能不变，则 结构处于平衡状态。平衡条件
U V 0
最小势能原理：平衡的稳定性
δ
微曲板
0
δ
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
01.3 失稳的分类
【思考01.3】均匀受压薄壁圆筒的失稳 属于什么类别？有缺陷圆筒呢？
P 无初始缺陷
P δ
有初始缺陷 0
同济大学建筑工程系
δ
2016《钢结构稳定原理》
01.3 失稳的分类
【思考01.4】承受压力的扁拱失稳属于什么类别？
P P 失稳前位置
2016《钢结构稳定原理》
02.3 失稳模态
【思考02.4】请判别下图结构的第1阶屈曲模态？
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
教材
主教材
同济大学建筑工程系
参考教材
2016《钢结构稳定原理》
01 稳定问题概述
01.1 失稳破坏案例
同济大学建筑工程系
72m跨度某煤棚整体失稳
2016《钢结构稳定原理》
01.1 失稳破坏案例
某网壳在施工过程中整体失稳
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
➢局部失稳：薄壁构件
若无初始缺陷：分枝型失稳 若有初始缺陷：极值型失稳
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
01.4 钢构件的失稳
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
01.4 钢构件的失稳
同济大学建筑工程系
2016《钢结构稳定原理》
01.4 钢构件的失稳
局部失稳：结构或构件在保持整
01.3 失稳的分类
【思考01.1】理想压杆的失稳属于什 么类别？带初弯曲压杆的失稳属于 什么类别？
P P
δ P
P δ
0
同济大学建筑工程系
P δ
2016《钢结构稳定原理》
01.3 失稳的分类
【思考01.2】受压平直四边简支板的 失稳属于什么类别？带初弯曲受压 四边简支板的失稳属于什么类别？
P 平直板