钢结构稳定问题的探索与分析
钢结构稳定性设计出现的问题与解决方法分析
钢结构稳定性设计出现的问题与解决方法分析引言伴随着我国经济的快速发展,我国的建筑工程要求越来越高,钢结构在工程当中的应用也越来越广泛,在钢结构设计当中稳定性设计是非常重要的组成部分,做好这一部分工作可以很好的减少不必要的经济损失。
目前来说,钢结构稳定性设计已经成为整个钢结构设计,甚至是结构设计领域当中比较热门的问题,也是整个行业的发展趋势和目标。
因此最大限度做好钢结构稳定性设计不仅仅节约资源,还能保证工程质量,减少工程事故的发生。
1、钢结构稳定性设计的重要性在目前存在的钢结构建筑当中有相当一部分存在稳定性差的问题,主要的问题关键就是设计者在进行设计时没有很好的将钢结构当中的材料和结构的相关性能弄清楚,同时缺乏稳定性设计概念。
包括施工企业在施工过程当中没有严格按照设计和规范要求进行,从而导致失稳现象的产生,往往造成巨大的经济损失。
因此在建筑工程设计与施工当中做好钢结构稳定性设计是至关重要的,不仅仅关系到整个建筑工程的质量,同时还关系到相关人员的生命财产安全。
因为钢结构失稳导致的是整个建筑物的倒塌,而不是某一个部位出现问题,造成的经济损失和人员伤亡是不可估量的。
在现阶段我国的工程实际当中做好钢结构稳定性设计已经是迫在眉睫了,在关注钢架构设计稳定性问题的同时,采取有针对性的措施,保证钢结构建筑物的安全稳定是具有重要意义。
2、稳定性的设计原则2.1细部构造和构件稳定性计算方法在进行钢结构设计时需要将设计的构造和对应的结构计算对应起來,在满足结构的稳定性的同时还需要满足结构的细部设计要求,是两者达到高度的一致性。
连接节点当中需要传递传递弯矩就需要设计足够的刚度和柔度;在桁架结构设计中,针对节点位置应该要尽量的减少杆件的偏心,对于钢结构设计来说,这也仅仅是构件的细部构造,但是在稳定性设计当中,对于细部的构造就会有很多其他的要求,例如对简支梁来说,其抗弯强度主要就是针对动铰支座是允许其在平面内转动的,但是在梁的整体稳定性当中,支座不仅仅需要满足上述要求满足梁绕纵轴扭转的要求,允许梁在平面内转动以及在梁端截面自由的翘曲。
钢结构设计中的强度与稳定性分析
钢结构设计中的强度与稳定性分析钢结构作为一种重要的建筑构造形式,在现代建筑中得到了广泛的应用。
其独特的特点使其成为了建筑设计师们的首选,然而,正确理解和分析钢结构的强度与稳定性是确保其安全性和可靠性的关键。
本文将深入探讨钢结构设计中的强度与稳定性分析,以期对读者有所启发。
一、强度分析钢结构的强度分析是确保建筑结构能够承受正常和异常荷载的重要步骤。
在设计过程中,工程师需要考虑到以下几个关键因素。
1.1 材料强度钢材作为钢结构的主要构造材料,其强度参数决定了整个结构的抗力能力。
工程师需要详细了解所选用的钢材的性能指标,包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量等,以确保设计结构的强度能够满足要求。
1.2 荷载计算在设计过程中,荷载计算是非常重要的一环。
工程师需要根据建筑的用途和具体情况,准确计算出可变荷载、恒载和地震荷载等,以保证设计的结构能够承受这些荷载。
当荷载不均匀分配时,还需要进行统一系数的计算。
1.3 结构稳定钢结构的稳定性是强度分析中不可忽视的一部分。
当结构受到垂直或水平方向的外力作用时,其稳定性要求结构能够保持稳定。
工程师需要根据实际情况,采用适当的稳定性分析方法,确保设计的结构能够满足要求。
二、稳定性分析稳定性分析是钢结构设计中非常重要的一环,它主要考虑结构在受荷时的稳定性能。
以下是一些常见的稳定性分析方法。
2.1 弯曲稳定性分析在弯曲稳定性分析中,工程师需要计算并分析结构受弯矩作用下的稳定性。
通过计算结构的屈曲系数和容许屈曲荷载,可以确定结构的弯曲稳定性是否得到满足。
2.2 屈曲稳定性分析屈曲稳定性分析主要考虑结构在压力作用下的稳定性。
工程师需要计算结构的临界荷载和理论强度,以保证结构在受压力作用时不发生屈曲。
2.3 应力稳定性分析应力稳定性分析是为了保证结构在受荷时不发生破坏。
工程师需要计算结构的应力集中系数和容许应力,以确保结构在实际使用条件下能够稳定且不发生破坏。
三、结构设计的实践在实际结构设计中,强度与稳定性分析是紧密相连的。
钢结构柱稳定性分析
钢结构柱稳定性分析钢结构柱作为支撑结构的重要组成部分,在工程设计中扮演着至关重要的角色。
稳定性是评估钢结构柱性能的一个关键指标,本文将从理论分析和实例应用两个方面,对钢结构柱的稳定性进行深入探讨。
一、理论分析1.1 稳定性定义和影响因素钢结构柱的稳定性指其抵抗压力的能力,并且在承受荷载时不会产生无法可靠预测的变形和破坏。
稳定性分析时,需要考虑以下因素:- 材料特性:如钢的弹性模量、屈服强度等,这些参数直接影响柱的稳定性。
- 断面形状:柱截面的几何形状和尺寸也会对稳定性产生影响。
- 受力条件:荷载类型、受力方式和作用点位置等都会对柱的稳定性产生影响。
1.2 稳定性分析方法稳定性分析方法包括理论分析和数值分析两种。
理论分析是基于材料力学原理和结构力学原理,通过推导公式和方程,对稳定性进行计算和分析。
而数值分析则是通过使用计算机软件,根据给定的模型和方程,模拟柱的应力和变形情况。
常用的数值分析方法有有限元法、弹塑性分析法等。
1.3 稳定性失效模式钢结构柱在受力过程中可能发生不同的失效模式。
常见的失效模式有以下几种:- 屈曲失效:柱产生弹性屈曲,继而变形,无法承受更大的荷载。
- 局部失稳:柱截面的一部分,在受到较大荷载作用时出现局部弯曲或局部压扁现象。
- 全局失稳:柱整体失去稳定性,发生侧扭、屈曲或倒塌等现象。
二、实例应用为了进一步说明钢结构柱稳定性分析的实际应用,以下将以某工程项目中的一根钢结构柱为例,进行稳定性分析。
2.1 工程项目背景描述某高层建筑项目中,需要设计一根用于支撑楼层的钢结构柱,该柱高15米,使用普通碳素结构钢材料。
2.2 稳定性分析过程根据柱的高度、材料特性和受力条件,可以采用理论分析和数值分析相结合的方法进行稳定性分析,具体步骤如下:- 步骤一:确定柱的截面形状和尺寸。
根据楼层布置和受力要求,确定柱截面选择为矩形截面,尺寸为300mm * 500mm。
- 步骤二:理论分析计算。
利用材料力学和结构力学理论,计算柱的截面惯性矩、截面模量和截面的屈服强度。
钢结构设计中稳定性研究
钢结构设计中稳定性研究稳定性是钢结构设计中一个重要的研究领域,它是指在荷载作用下,钢结构能够保持稳定的能力。
稳定性研究包括对结构整体稳定性和构件稳定性的研究,通过对结构的稳定性分析,可以确保钢结构在使用过程中能够承受荷载并保持安全。
钢结构的稳定性研究主要包括以下几个方面:1. 钢结构的整体稳定性分析:这是钢结构设计中的一项重要内容,通过对结构整体稳定性的分析,可以确定结构在荷载作用下是否会发生失稳。
主要的方法包括静力分析、动力分析和非线性分析等。
静力分析是最常用的分析方法,通过计算结构的抗弯刚度和撑压刚度,确定其稳定性。
动力分析主要用于计算结构在地震荷载作用下的响应,非线性分析主要用于考虑结构在超过弹性阶段时的非线性行为。
2. 钢结构构件的稳定性分析:钢结构中的构件在压力作用下容易发生屈曲失稳,因此对构件的稳定性进行研究是十分重要的。
主要包括对轴心受压构件、曲板构件等的稳定性分析。
常用的方法包括欧拉公式、约束于斜率法等。
3. 钢结构的稳定系统研究:钢结构的稳定性不仅与单个构件有关,还与整个结构的支撑系统有关。
对于跨度较大的钢结构,稳定性的研究需要考虑横向稳定和纵向稳定两个方面。
横向稳定主要包括钢结构在侧向荷载作用下的稳定性,纵向稳定主要包括钢梁在挠度约束系统中的稳定性。
为了研究钢结构的稳定性,需要进行一系列的试验和计算。
试验可以通过悬垂试验、压缩试验、弯曲试验等手段来获取结构和构件的稳定性参数。
通过试验结果和理论分析相结合,可以得出钢结构稳定的安全边界。
在钢结构设计中,稳定性的研究是非常重要的,它直接关系到结构的安全性和使用寿命。
对于大跨度、高层、曲板、薄壁等特殊结构,其稳定性研究更为复杂,需要采用更加细致的分析方法和试验手段。
随着计算机技术的发展,有限元分析、计算流体力学等方法的应用也为稳定性研究提供了更多的手段和工具。
钢结构柱稳定性分析与设计
钢结构柱稳定性分析与设计钢结构的应用已经广泛应用于工业、民用、桥梁等各个领域。
其中,钢结构柱作为承载重要纵向荷载的主要构件之一,在结构设计中起着至关重要的作用。
本文将对钢结构柱的稳定性进行分析与设计,以确保其在使用过程中的安全可靠性。
1. 稳定性分析在进行钢结构柱的稳定性分析之前,首先需要了解柱的受力情况和设计参数。
柱的受力主要包括压力、弯矩和轴向力三个方面。
同时,还需要确定柱的几何参数,如截面形状、截面尺寸、材料等。
基于这些基本参数,可以进行稳定性分析。
1.1 基本理论:稳定系数与屈曲强度稳定性分析的核心理论是稳定系数和屈曲强度。
稳定系数是指柱在受力情况下的稳定性能,通常以稳定性安全系数来衡量,数值一般大于1。
屈曲强度是指柱在受力超过一定临界值时,发生屈曲破坏的承载能力。
1.2 欧拉公式欧拉公式是钢结构柱稳定性分析中最常用的公式之一,公式表达如下:Pcr = (π² × E × I) / L²其中,Pcr为柱的临界压力,E为钢材的弹性模量,I为截面二阶矩,L为柱的长度。
1.3 弯扭和细长柱对于弯扭和细长钢结构柱,需要引入额外的参数进行分析。
弯扭柱的主要特点是在受力过程中不仅产生弯曲,还会发生扭转变形。
细长柱则是指其长径比较大,易产生扭转屈曲失稳。
针对这两种特殊情况,需要进行详细的计算和分析。
2. 柱的设计在进行钢结构柱的设计时,需要根据结构的实际需求和使用条件,综合考虑稳定性、经济性和施工性等因素。
2.1 确定截面形状和尺寸根据实际情况和设计要求,选择合适的截面形状和尺寸。
常见的截面形状包括矩形、圆形、H型等,不同形状有其各自的优缺点。
同时,根据受力情况和设计参数,确定截面的尺寸。
2.2 材料选择钢结构柱的材料选择与整个结构的设计息息相关。
常见的钢材种类包括普通碳素钢、低合金高强度钢等,根据实际的使用情况和设计要求,选用合适的材料。
2.3 考虑稳定性安全系数在设计过程中,需要合理考虑稳定性安全系数的取值。
钢结构设计中稳定性研究
钢结构设计中稳定性研究钢结构设计中,稳定性是一个非常重要的问题。
稳定性问题不仅会影响到钢结构本身的安全性能,也会影响到钢结构的设计、制造和施工等方面。
因此,在进行钢结构设计时,必须充分考虑稳定性问题。
稳定性是指在外力的作用下,物体或结构的形状、大小、位置等不发生明显的变化。
在钢结构设计中,稳定性问题通常包括两个方面。
一方面是结构的整体稳定性,另一方面是结构中不同部位的局部稳定性。
结构的整体稳定性主要考虑结构的屈曲能力。
屈曲是指在受到一定外力的作用下,杆件在全截面的弯曲破坏。
在计算结构的屈曲能力时,需要考虑到结构的几何形状、材料的弹性模量、截面的惯性矩等因素。
在实际工程中,常采用弹性分析和弹塑性分析等方法来计算结构的屈曲能力。
局部稳定性是指在结构的某些部位,由于受到集中力的作用而发生局部破坏的情况。
常见的局部稳定性问题包括柱件的稳定性和连接件的稳定性。
在设计中,需要采用合适的截面形状和尺寸,以及分析结构的受力情况,来保证结构的局部稳定性。
为了增强结构的稳定性,设计中常采用以下的措施:1.加强截面和支承。
增加截面的面积和惯性矩,或者加强支承的刚度和稳定性,可以有效提高结构的屈曲能力和局部稳定性。
2.选择高强度材料。
采用高强度的材料可以提高结构的整体强度和刚度,从而增强结构的稳定性。
但是需要注意,高强度材料可能会导致结构的塑性变形能力变差,从而导致结构的抗震性能变差。
3.加强连接件的刚度和稳定性。
连接件是结构中非常重要的组成部分,它们的刚度和稳定性将直接影响到整个结构的稳定性。
因此,在设计和制造连接件时,需采用合适的材料、加工工艺和检验方法,来确保连接件的质量和性能。
总之,在进行钢结构设计时,需要充分考虑稳定性问题,从而保证结构的安全性能和使用寿命。
同时,还应加强对于材料、构造和施工等方面的研究和监督,以便提高结构的质量和可靠性。
建筑钢结构整体稳定性分析
建筑钢结构整体稳定性分析【摘要】建筑钢结构是现代建筑工程中常见的结构形式之一,其整体稳定性对建筑的安全性至关重要。
本文首先介绍了建筑钢结构整体稳定性分析的研究背景、意义和目的。
然后概述了建筑钢结构的稳定性分析方法,包括静力分析和动力分析等。
接着分析了影响建筑钢结构整体稳定性的因素,如荷载、结构形式等。
随后通过案例分析展示了建筑钢结构整体稳定性分析的实际应用。
最后总结了建筑钢结构整体稳定性分析的注意事项,强调了在设计和施工过程中应该注意的细节。
结论部分给出了本文的结论,并探讨了未来研究方向。
通过本文的研究,可以更好地了解建筑钢结构的整体稳定性特点,为相关领域的研究提供重要参考。
【关键词】建筑钢结构、整体稳定性、分析方法、影响因素、案例、注意事项、结论、未来研究方向、总结1. 引言1.1 研究背景在日常生活中,我们经常能听到建筑坍塌的消息,这些事件不仅给人们的生命财产造成了损失,也给社会带来了巨大的影响。
对建筑钢结构的整体稳定性进行分析是非常重要的。
只有通过深入研究建筑钢结构的稳定性特点以及影响因素,才能有效预防和避免建筑事故的发生,确保建筑的安全可靠性。
针对这一问题,本文将对建筑钢结构的整体稳定性进行深入分析和研究,为建筑结构的设计和施工提供科学依据。
1.2 研究意义建筑钢结构整体稳定性分析具有重要的研究意义。
建筑钢结构在现代建筑中得到广泛应用,其整体稳定性直接关系到建筑物的安全性和稳定性。
通过对建筑钢结构的整体稳定性进行深入分析,可以为设计师提供有力的依据,确保建筑物在各种外部荷载下都能保持稳定。
随着建筑结构的不断演变和发展,建筑钢结构整体稳定性分析的研究也在不断深化,为建筑结构设计提供更为科学和准确的依据。
建筑钢结构的整体稳定性分析还可以为建筑行业的发展提供技术支持,推动建筑结构设计和施工技术的进步。
深入研究建筑钢结构整体稳定性分析具有重要的理论和实际意义,对建筑工程领域的发展具有积极的促进作用。
建筑工程项目中钢结构设计中稳定性分析
建筑工程项目中钢结构设计中稳定性分析稳定性分析是建筑工程项目中钢结构设计的一个重要步骤,主要涉及到结构的整体稳定性和构件的局部稳定性两个方面。
稳定性分析是指在荷载作用下,结构的构件或整体不发生失稳。
下面将对稳定性分析的内容进行详细阐述。
首先是整体稳定性分析。
整体稳定性分析主要是针对结构整体的失稳进行分析,包括整体屈曲、扭转和侧向稳定性等。
钢结构在整体稳定性分析中一般采用弹性体系模型,即假设材料具有线弹性特性,且结构在荷载作用下只发生纯弯曲变形,并且未考虑刚度随温度变化、材料非线性及荷载演变等因素。
整体稳定性分析的主要步骤是确定结构的构件和荷载,然后计算各个构件的稳定临界载荷。
对于平面稳定问题,常用的计算方法是欧拉公式和极小曲率法,其中欧拉公式适用于一般情况,而极小曲率法适用于曲率较小的情况。
其次是构件的局部稳定性分析。
局部稳定性主要涉及到构件的屈曲和扭转失稳。
在局部稳定性分析中,需要确定构件的几何形状、材料特性和荷载,然后计算构件的局部稳定临界载荷。
常用的计算方法有弹性分析法、弹塑性分析法和弹塑性稳定分析法等。
弹性分析法适用于小变形和线弹性材料的情况,而弹塑性分析法和弹塑性稳定分析法适用于非线性材料和大变形的情况。
稳定性分析中需要考虑的因素还包括温度效应和缺陷效应。
温度效应主要是由于结构受到温度变化而引起的尺寸变化和材料性质变化,而缺陷效应是指结构中存在的缺陷或畸变所造成的局部应力集中,增加了结构的失稳风险。
在稳定性分析中需要对温度效应和缺陷效应进行合理的考虑。
稳定性分析的结果需要与设计要求进行比较,确定结构的安全性能。
如果计算结果与设计要求不符,需要进行结构优化设计或采取一些增强措施,以提高结构的稳定性。
建筑钢结构整体稳定性分析
建筑钢结构整体稳定性分析一、概述建筑钢结构是近年来建筑行业广泛应用的一种结构形式。
它具有重量轻、强度高、耐久性好等诸多优点,而且还具有一定的可再利用性,因此得到了越来越多的应用。
然而建筑钢结构在使用中也有其固有的问题,其中最重要的之一就是整体稳定性。
在这篇文章中,我们将对建筑钢结构的整体稳定性进行分析。
二、建筑钢结构的整体稳定性问题建筑钢结构的整体稳定性指的是结构各部分在承受荷载的情况下,整个结构体系的平衡稳定问题。
在建筑钢结构中,因为材料的特殊性质,其稳定行为会受到多种因素的影响,比如杆件刚度、节点刚度以及弯曲刚度等等。
这些因素的变化都可能导致结构的整体稳定性受到威胁,从而对结构的安全性产生威胁。
在建筑钢结构的设计中,为了保证整体稳定性,需要对结构进行全面、系统的分析和计算。
这种分析和计算需要考虑多种因素,包括结构的几何形状、弹性和塑性的形变特性以及各种边界条件等等。
此外,在进行建筑钢结构的设计时,工程师还需要考虑静力、动力、温度等因素的影响,以确保结构的稳定性。
三、建筑钢结构的整体稳定性分析方法针对建筑钢结构的整体稳定性问题,建筑师和工程师可以采用多种不同的分析方法。
以下是几种主要的分析方法:1.拉压协同分析法拉压协同分析法是一种综合分析法,可以对钢结构的整体稳定性问题进行综合分析。
该分析法主要考虑杆件扭转和侧向屈曲的共同作用,从而计算结构的稳定系数。
在使用此方法时,需要对结构进行全面的模型建立和荷载计算,并合理选择节点和支座位置,以确保计算结果的准确性。
2.弹塑性时程分析法弹塑性时程分析法是一种基于变形能量的分析方法。
该方法主要考虑结构的弹性和塑性形变,在荷载作用下的应力和应变。
在结构的设计中,工程师可以使用此方法来优化结构的整体稳定性,以确保结构的安全性。
3.有限元分析法有限元分析法是一种基于数值方法的分析方法。
该方法主要是通过对结构的分割和分片,将结构分解成许多具有特定性质的有限单元。
钢结构安装中的稳定问题与连接问题
钢结构安装中的稳定问题与连接问题1. 引言钢结构作为一种重要的建筑结构形式,在现代建筑领域得到了广泛的应用。
在钢结构安装过程中,稳定问题和连接问题是不可忽视的重要因素。
本文将探讨钢结构安装中的稳定问题与连接问题,并提供一些解决方案和建议,以确保安装过程的安全和可靠性。
2. 钢结构安装中的稳定问题2.1 钢柱的稳定性问题钢柱作为钢结构的主要承重构件,其稳定性对整个结构的安全性至关重要。
在钢结构安装过程中,钢柱的稳定性问题可能包括以下方面:•钢柱的竖向压力:在安装过程中,由于自身重量或其他荷载的作用,钢柱可能会受到竖向的压力。
为了保证稳定性,必须合理设计支撑系统,并采取适当的支撑措施。
•钢柱的侧向位移:在施工过程中,由于操作和振动等因素,钢柱可能会产生侧向位移。
为了避免这种情况,应采取适当的固定和支撑措施,确保钢柱在施工过程中保持稳定。
2.2 钢梁的稳定性问题钢梁在钢结构中起到承载横向荷载和传递荷载的作用。
在安装过程中,钢梁的稳定性问题可能包括以下方面:•钢梁的水平位移:在悬挑安装或跨度较长的情况下,钢梁可能会产生水平位移。
为了保证稳定性,应采取适当的支撑和固定措施,防止钢梁发生不受控的水平偏移。
•钢梁的竖向扭曲:由于操作或施工过程中产生的偏差,钢梁可能会发生竖向扭曲。
为了避免这种情况,应采取适当的支撑和固定措施,确保钢梁保持稳定。
3. 钢结构安装中的连接问题钢结构的连接部分起到了将各个构件连接在一起的重要作用。
在钢结构安装过程中,连接问题可能包括以下方面:3.1 螺栓连接螺栓连接是钢结构中常用的连接方式之一。
在安装过程中,螺栓连接可能遇到以下问题:•螺栓的松动:由于振动、工作负荷等因素,螺栓可能会松动。
为了确保连接的可靠性,应检查和紧固螺栓,必要时使用锁紧剂或其他固定措施。
•螺栓的弯曲或断裂:在钢结构安装中,螺栓可能会由于施加过大的力或其他原因而发生弯曲或断裂。
为了避免这种情况,应选择合适的螺栓规格,并确保正确安装和紧固。
钢结构稳定性问题探析
1 . 构失 稳 的类 型 钢结 ( )第 一 类稳 定 问题 或 者具 有 平衡 分岔 1 的稳 定 问题 ( 叫分 支点 失稳 ) 也 。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 。 ( )第 二 类稳 定 问题 或无 平 衡 分岔 的稳 2 定 问题 ( 叫极 值 点失 稳 ) 也 。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 , 于这一 类 。 属 ( )跃越 失稳 是 一种 不 同 于 以上两 种类 3 型 , 既无 平 衡 分 岔 点 , 无 极值 点 , 是在 它 又 它 丧 失稳 定 平衡 之后 跳跃 到另 一个 稳 定平 衡状 态 。但 和 不稳 定分 岔失 稳 又 有某 些相 似 的现 象 ,都 在 丧失 平衡 之后 又 跳跃 到另一 个 稳定 平 衡 状态 。 当前 , 随着稳 定 问题 研究 的逐 步深 入 , 述分 类看 起 来 已不够 了。 上 设计 为轴 心受 压 的构件 , 际上 总不 免 有一 点 初弯 曲 , 实 荷载 的作用 点 也难 免有 偏 心 。一方 面 要 真正 掌握 这 种构 件 的性 能 ,就必 须 了解 缺 陷对 它 的影 响 , 他构 件也 都 有个 缺 陷影 响 问题 ; 一方 其 另 面就 是深 入构 件 屈 曲后性 能 的研究 。 2 . 构稳 定性 的分析 方法 钢结 21平 衡法 . 该 法 是求 解结 构稳 定 极 限荷 载 的最 基本 方 法 。是 根据 已发 生 了微 小变 形 后结 构 的受 力 条 件建 立平 衡 微分 方 程 ,然后 解 出临 界荷 载 。在 建 立平 衡微 分 方程 时遵 循 如 下基 本假 定 : ) 件是 等截 面 直杆 。2 力始 终沿 构件 f构 1 () 压 原 来轴 线 作用 。 ) 符合 胡克 定律 , ( 材料 3 即应力 与应 变成 线性 关 系 。 ) 符合 平截 面假 定 , ( 构件 4 即构 件 变 形 前 的平 截 面 在 形 后仍 为平 截 面 。 ( 构件 的弯 曲变 形是 微 小 的 , 5 ) 曲率 可 以 近似 地 用 挠度 函数 的二 阶导数 表 示 。根 据 以上假 定 条 件 , 立平 衡 微分 方 程 , 人 相应 的 边界 建 代 条 件 , 解得 轴 压构 件 的临界 荷 载 。 即可 22 量法 .能 能量 法是 求解 稳 定承 载 力 的一种 近 似方 法 ,通 过 能量 守恒 原 理 和势 能驻 值 原理 求解 临界 荷载 。1 f) 守 恒原 理求 解 临界荷 载 。 能量 保 守 体 系处 在平 衡状 态 时 ,贮存 在 结构 体 系 中 的应变 能 等 于外力 所 做 的功 ,即能量 守 恒 原 理 。其 临界 状态 的 能量 关 系为 : Aw= △u, 中 △u指 应 变 能 的增 量 ; 式 AW 指 外力 功 的增量 。由能量 守 恒原 理 可建 立 平衡 微分 方 程 。2 能驻 值原 理 求解 临界 荷载 。 能驻 f) 势 势
钢结构设计中稳定性分析探讨
钢结构设计中稳定性分析探讨本文分析了钢结构的稳定性及其影响因素,并对钢结构稳定性设计的特点以及相关分析方法和相应计算方法进行简要探讨,保障钢结构设计质量可靠、稳定和安全。
标签:钢结构;稳定性;分析方法;计算一、钢结构的稳定性及其影响因素(一)钢结构的稳定性。
稳定性是系统受到内外因素的影响扰动后,其运动或者状态能保持在有限边界的区域内或回复到原平衡状态的性能。
要分析钢结构设计中的稳定性,首先要明确什么是钢结构的稳定性,哪些因素影响到钢结构的稳定,其次才能对钢结构设计中的稳定性进行分析。
我们在这里将整个钢结构工程看做一个完整的系统,当这个系统处于一个平衡的状态时如果受到外来作用的影响时,其运动或者状态能保持在有限边界的区域内或回复到原平衡状态,也就是系统经过一个过渡过程仍然能够回到原来的平衡状态,我们称这个系统就是稳定的,否则称系统不稳定。
一个系统要想能够实现所要求的功能就必须是稳定的,钢结构也是如此。
(二)钢结构稳定性的影响因素1、材质。
提到材质,首先要讲强度,所谓构件强度是指单个构件或者结构在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力是否超过建筑材料的极限强度。
而极限强度的取值则取决于所使用材料的特性。
不同的材料其构成的分子结构不相同,那么它的强度也不一样。
材质质量的好坏直接影响钢结构构件的强度,进而影响整个钢结构的稳定。
相同的材料由于加工工艺不同,其强度也有所差别。
在结构设计中必须考虑到所使用的材料,如钢、木、石、化工材料等等,不同的材料就有不同的强度。
因此,钢结构设计中的建筑材料一般都是高强度材料。
2、形状及连接方式。
形状不同结构的重心位置就不相同,并且各种形状的横截面构件,所承受力的程度是不一样的。
我们见到的不倒翁其重心位置恰好在椭圆形的中心。
还有A字形梯子,为什么载人时能够保持稳定?就是因为设计成A字形,并且中间有拉杆连着,被连接的构件在连接处不能相移动也不能相对转动,这种形状就保持了结构的稳定。
钢结构稳定问题的探索与分析
科技 置向导
21 年第2 期 01 9
钢结构稳定 问题的探索 与分析
乔 民
( 西 景典 钢 结 构 有 限公 司 广 西 广
南宁
502 ) 3 0 2
【 要 】 结构稳 定问题是钢结构设计 中的突 出问题 。 文从钢 结构失稳 的类型入 手 , 摘 钢 本 阐述了钢结构稳 定性的分析 方法 , 结合 实践 经 最后 验 , 出稳定设计 需要 注意的问题 , 提 并在论述 中分析 了设计规 范 中的相关条文的根据及其合理性 , 对设计人 员加深对规 范的理解和正确应 用具 有一 定借鉴 意义。 【 关键词 】 钢结构 ; 定性 ; 稳 设计 .
失 稳 。它 不 同予 以上 两 种 类 型 , 无 平 衡 分 岔 点 , 无 极 值 点 , 在 丧 既 又 是
பைடு நூலகம்
荷 载值时 , 加速度 和变形 的方 向相 同 , 即使 撤去干 扰 . 动仍 是发散 运 的。 因此结构的平衡状态是不稳定的。临界状态 的荷载 即为结构 的屈 曲荷载 . 由结构 的振动频率为零 的条件解得 可
钢材是 优 良的建筑结 构材料 . 当前 . 随着 我国 国民经 济的快速 发 展和建筑结构技术 的不断创新与应用 . 出现 了许 多大跨度和高层高 耸 的建筑物或构筑物 , 在这些建筑结构 中大量 采用 了钢结构设计 。由于 钢材的造价较高 , 为节省用钢量 . 在满足要求 的前提 下 , 钢构件越来越 趋于截面尺寸小 、 细长和壁薄 。 而细长且壁薄 的杆件很容易 发生 失稳 . 若失稳区域扩大则会导致整体结构坍塌 所 以. 深入研究钢结构 的稳 定J 题和改进设计方法 . 廿 . ] 在工程建设 中有重要的现实意义 1 结构 失稳 类型 . 钢 区分结构失稳类型的性质极为重要 . 如此才有 可能正确估量结构 的稳定承载力 。 钢结构 失稳类 型主要 如下 : 是平衡分 岔失稳。 一 完善 的 ( 即无缺 陷的 、 挺直 的) 心受压构件 和完善 的在 中面 内受压 的平板 的 轴 失稳都属于平衡分岔失稳 . 理想的受弯构件及受压 的圆柱壳的失稳也 属于此类失稳形式 。二是极值点失稳 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。 三是跃越
钢结构建筑设计中的稳定性分析与优化
钢结构建筑设计中的稳定性分析与优化随着现代建筑工程的快速发展,钢结构建筑作为一种先进、轻巧、强度高的结构体系,越来越受到设计师和建筑师的青睐。
然而,在设计钢结构建筑时,稳定性成为一个至关重要的问题。
本文将探讨钢结构建筑设计中的稳定性分析与优化方法,以帮助设计师更好地理解和解决这一问题。
钢结构建筑的稳定性分析是指在特定荷载作用下,结构能够抵抗整体失稳的能力。
主要包括整体稳定性和局部稳定性两方面。
整体稳定性主要考虑结构在弯曲、屈曲、扭曲和局部稳定等多种情况下的整体失稳问题。
局部稳定性则主要考虑结构的构件、连接等局部部位的失稳问题。
稳定性分析不仅是确保结构安全的关键,同时也是提高结构抗震性能的重要手段。
在进行钢结构建筑设计中的稳定性分析时,首先需要对结构进行模型化,即将结构转化为数学模型,包括节点、梁柱、板壳等各个构件的数学表示和连接方式的建模。
其次,需要确定结构的边界条件和受力情况,包括荷载的类型、大小和作用方向等。
然后,根据结构材料的力学性能和建模的结果,通过理论计算或数值模拟,对结构的整体和局部稳定性进行分析。
最后,根据分析结果,进行结构的优化设计,使得结构在满足强度和稳定性的前提下,达到轻量化和经济性的要求。
在稳定性分析过程中,常用的方法包括弹性分析、弹塑性分析和非线性分析。
弹性分析是最简单、最常用的方法,主要适用于结构的整体稳定性分析。
弹塑性分析是介于弹性分析和非线性分析之间的方法,考虑了材料的塑性变形,适用于一些要求较高的结构。
非线性分析是一种比较复杂的方法,可以更全面准确地反映结构的稳定性,但计算复杂度较高,适用于复杂结构和特殊情况的分析。
在稳定性分析中,常见的优化方法包括形态优化和材料优化。
形态优化主要通过改变结构的形状和布置方式,使得结构在保持稳定性的前提下,达到轻量化的目的。
而材料优化则通过改变结构材料的力学性能参数,如弹性模量、屈服强度等,来提高结构的稳定性。
形态优化和材料优化可以结合使用,通过多次迭代分析和优化,得到最优的设计方案。
钢结构框架施工工法的稳定性分析
钢结构框架施工工法的稳定性分析钢结构框架是一种常用于建筑和桥梁等工程中的结构形式,具有高强度、轻质化和施工速度快等优势。
在进行钢结构框架施工时,确保施工工法的稳定性是至关重要的。
本文将通过分析钢结构框架施工工法的稳定性来探讨该问题。
一、钢材选择及合理搭接钢结构框架的稳定性首先需要保证使用的钢材具有高强度和抗压、抗弯能力。
在选择钢材时,应根据具体的工程要求和结构设计进行合理的选择。
同时,钢材的搭接方式也需要考虑,合理的搭接方式能够有效地提高钢结构框架的整体稳定性。
二、框架节点的设计与施工框架节点是钢结构框架中的关键部分,正确的节点设计和施工对框架的稳定性至关重要。
在节点设计时,应根据不同条件和要求选择合适的节点类型,并进行强度计算和稳定性分析。
在施工过程中,应严格控制节点中焊接等工艺,保证节点连接牢固可靠。
三、施工过程的监控和措施钢结构框架的施工过程中需要进行严密的监控,并采取相应的安全措施。
施工过程中的各个环节都需要严格按照设计要求来进行,确保施工的稳定性。
例如,在起吊和安装过程中,要确保吊装设备的稳定性,并采用合适的固定措施来防止意外事故的发生。
四、风、地震等外力的考虑在分析钢结构框架施工工法的稳定性时,外力的考虑也是不可忽视的因素。
钢结构框架需要承受风、地震等外力的作用,在设计和施工过程中需要进行相应的风荷载和地震力计算,并合理安排框架的支撑结构,以确保系统的稳定性。
五、质量监督和验收钢结构框架施工完成后,对其进行质量监督和验收是保证工法稳定性的重要环节。
通过对施工质量的监督和检查,可以发现和及时处理施工中的问题,并对施工工法进行合理的调整和改进。
六、案例分析为了更好地理解钢结构框架施工工法的稳定性,以下为一个实际案例的分析:某钢结构框架工程在施工过程中出现了框架变形的问题。
经过分析发现,该问题主要是由于节点的设计和施工不合理所引起的。
在解决问题的过程中,我们重新设计了节点,并采用了更加牢固可靠的焊接工艺。
谈钢结构设计中的稳定性问题分析
谈钢结构设计中的稳定性问题分析摘要:钢体建筑已成为推动我国建筑行业快速发展的新型坐标。
钢结构体系中的稳定性是钢结构设计中重点解决的问题, 一旦出现了钢结构的失稳事故, 不但会对经济造成严重的损失, 而且会造成人员的伤亡。
本文探讨了钢结构设计中的稳定性问题。
关键词:钢结构;设计;稳定性;问题Abstract: Steel body building has become the newcoordinates to promote the rapid development of China’sc onstruction industry. The stability of the steel structure system is focused on solving problems in the design of steel structure, once appeared in the steel instability accident,would not only cause serious economic losses, but will also cause casualties. This paper discusses the stability problemin the design of steel structures.Key words: steel; design; stability; problem中图分类号:TU391文献标识码:A 文章编号:随着我国经济的高速发展, 各种钢体工程建筑相继建设而成。
钢体建筑已成为推动我国建筑行业快速发展的新型坐标。
钢结构体系中的稳定性是钢结构设计中重点解决的问题, 一旦出现了钢结构的失稳事故, 不但会对经济造成严重的损失, 而且会造成人员的伤亡, 所以在做钢体结构稳定设计中, 一定要把握好这一关。
一、钢结构失稳分类钢结构的稳定问题主要是指在外荷载的作用下,整个钢结构是否发生屈曲或失稳现象。
建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析
建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点分析建筑工程中,钢结构设计的稳定性一直是一个非常重要的问题。
稳定性是指结构在外力作用下,能够保持足够的刚度和强度,不发生任何失稳现象或倾覆。
稳定性设计的要点包括以下几个方面:1. 弹性稳定性:即结构在弹性范围内的稳定性。
弹性稳定性主要通过弹性计算来确定结构的弯曲刚度和稳定性裕度。
刚度越大,稳定性越好。
2. 局部稳定性:钢结构由许多构件组成,每个构件都需要具有良好的局部稳定性。
构件的局部稳定性是指在局部位置上,构件能够承受足够的弯曲和压缩力而不发生局部失稳。
局部稳定性的设计要点包括确定构件的有效长度、选择适当的截面形状和厚度等。
3. 全局稳定性:全局稳定性是指整个结构能够以整体的方式承受外力作用,不发生整体失稳。
全局稳定性的设计要点主要包括确定结构的整体稳定性裕度、控制结构的整体变形等。
4. 构件连接的稳定性:构件之间的连接是钢结构中非常重要的一部分。
连接的稳定性直接关系到整个结构的稳定性。
连接的稳定性设计要点包括选择合适的连接方式、确定连接部位的型钢刚度和强度等。
5. 非线性稳定性:在一些大跨度、高度或复杂结构中,由于材料和几何非线性效应的影响,结构可能出现非线性失稳现象。
非线性稳定性的设计要点包括结构的刚度-稳定性分析、合理设计构件的剪力和弯矩等。
在钢结构设计中,除了以上稳定性设计要点外,还需要考虑结构的荷载、材料、几何和施工等因素,以确保钢结构的全面稳定性。
要考虑到结构的经济性和施工的可行性,选择合适的构件形式和尺寸,合理布置构件和连接等。
稳定性设计是钢结构设计的关键内容之一,合理的稳定性设计能够提高结构的安全性和可靠性,降低工程的风险。
钢结构稳定问题的探索与分析
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性。
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理 论 争 鸣
科 技 视 界
钢结构的屈曲失稳分析
钢结构的屈曲失稳分析钢结构是一种主要由钢材构成的工程结构,在现代建筑和桥梁领域中得到广泛应用。
然而,在设计和施工过程中,钢结构的屈曲失稳是需要重点关注和分析的问题。
本文将对钢结构屈曲失稳的分析方法和影响因素进行探讨。
一、屈曲失稳的概念与原因屈曲失稳是指钢结构在承受外部载荷时,由于构件长度较大、截面细长、刚度不足等因素,导致结构构件整体失去稳定性的现象。
当外部载荷达到一定水平时,构件可能会出现屈曲失稳现象,从而导致结构的整体破坏。
屈曲失稳的原因主要包括以下几个方面:1. 几何形状:构件长度较大、截面细长,容易引起屈曲失稳。
2. 材料特性:钢材的弹性模量和屈服强度等物理特性也会影响结构的屈曲失稳。
3. 外部荷载:外部荷载的大小和分布方式也是决定结构屈曲失稳的重要因素。
二、屈曲失稳分析方法钢结构屈曲失稳分析是结构工程设计的重要内容之一,常用的分析方法主要有以下几种:1. 线性稳定分析:线性稳定分析是通过建立结构的初始几何和边界条件,利用数值方法求解结构的临界载荷或临界荷载系数,判断结构的屈曲失稳状态。
2. 非线性稳定分析:非线性稳定分析考虑了材料和几何的非线性效应,在计算过程中同时考虑刚性稳定和屈曲失稳的影响。
3. 实验研究:通过模拟实际工程环境,进行试验研究,观察结构在不同荷载情况下的变形和破坏形态,以分析结构的屈曲失稳情况。
三、屈曲失稳的影响因素钢结构屈曲失稳的影响因素较多,其中主要包括以下几个方面:1. 钢材的强度和刚度特性:钢材的弹性模量和屈服强度等物理特性会直接影响结构的屈曲失稳。
2. 施工质量:结构的施工质量直接影响钢结构的整体刚度和稳定性。
3. 荷载条件:外部荷载的大小、分布以及作用方式也是影响结构屈曲失稳的关键因素。
4. 结构几何形状:构件的长度、截面形状、支座条件等几何形状参数也会影响结构的屈曲失稳情况。
四、屈曲失稳防控措施为了提高钢结构的稳定性和抗屈曲失稳能力,需要采取一系列的防控措施,如下所示:1. 合理设计:在钢结构的设计过程中,要合理选择结构的几何形状、材料和截面形式,确保结构的整体稳定性。
钢结构稳定问题分析
钢结构稳定问题分析摘要:近几年来,随着国家建设和社会经济的发展,钢结构体系在建筑结构及海洋工程中的应用越来越广泛,与此同时对钢结构的研究随着科学技术的不断进步也越来越深入。
在钢结构体系中失稳破坏最具代表性,带来的损失也最大,作者在参与和主持了多次对钢结构体系的设计工作后对目前钢结构体系稳定性研究、计算的现状和未来趋势做出了一些归纳及总结。
关键词:钢结构;钢结构体系稳定性;钢结构体系可靠性一、钢结构体系稳定性研究现状(一)钢结构体系稳定性研究现状近二三十年来,高强度钢材的使用,施工技术的发展以及电子计算机的应用使钢结构体系的发展和广泛应用成为可能。
钢结构体系的稳定性一直是国内外学者们关注的研究领域。
经过几十年的研究,已取得不少研究成果。
迄今为止,对钢结构基本构件的理论问题的研究已较多,基于各种数值分析的稳定分析已较成熟。
但对构件整体稳定和局部稳定的相互作用的理论和设计应用上还有待进行深入的研究。
网壳结构越来越广泛地应用到建筑及海洋工程结构上,但由于其自身的结构特点的原因整体网壳较易破坏变形造成经济损失。
由于结构失稳是网壳结构破坏的重要原因,所以网壳结构的稳定性是一个非常重要的问题,正确地进行网壳结构尤其是单层网壳结构的稳定性分析与设计是保证网壳的安全性的关键。
网壳结构的非线性稳定性分析一直是国内外学者们研究与注意的焦点,一般利用随机缺陷模态法和一致缺陷模态法两种方法对网壳结构各种初始缺陷的影响进行研究,基本能描述结构的失稳过程。
但对于像网壳结构这类缺陷性敏感结构在强风和地震作用下的动力稳定性研究,由于涉及稳定理论和振动理论,所以难度较大,目前研究成果还很有限。
大跨度网架拱结构是一种新的大跨度结构,由于大跨度钢结构体系的可靠性研究涉及较多的力学和数学的知识,有一定难度,目前其稳定性方面的研究成果很少。
非线性有限元理论对大跨度网架拱结构的稳定性进行了全过程跟踪,得出一些具有实际应用价值的结论。
斜拉空间网格结构是一种新型的杂交空间结构,目前对其研究的深度和广度还很有限。
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钢结构稳定问题的探索与分析
【摘要】钢结构稳定问题是钢结构设计中的突出问题。
本文从钢结构失稳的类型入手,阐述了钢结构稳定性的分析方法,最后结合实践经验,提出稳定设计需要注意的问题,并在论述中分析了设计规范中的相关条文的根据及其合理性,对设计人员加深对规范的理解和正确应用具有一定借鉴意义。
【关键词】钢结构;稳定性;设计
钢材是优良的建筑结构材料,当前,随着我国国民经济的快速发展和建筑结构技术的不断创新与应用,出现了许多大跨度和高层高耸的建筑物或构筑物,在这些建筑结构中大量采用了钢结构设计。
由于钢材的造价较高,为节省用钢量,在满足要求的前提下,钢构件越来越趋于截面尺寸小、细长和壁薄。
而细长且壁薄的杆件很容易发生失稳,若失稳区域扩大则会导致整体结构坍塌。
所以,深入研究钢结构的稳定问题和改进设计方法,在工程建设中有重要的现实意义。
1.钢结构失稳类型
区分结构失稳类型的性质极为重要,如此才有可能正确估量结构的稳定承载力。
钢结构失稳类型主要如下:一是平衡分岔失稳。
完善的(即无缺陷的、挺直的)轴心受压构件和完善的在中面内受压的平板的失稳都属于平衡分岔失稳,理想的受弯构件及受压的圆柱壳的失稳也属于此类失稳形式。
二是极值点失稳。
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。
三是跃越失稳。
它不同予以上两种类型,既无平衡分岔点,又无极值点,是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态,但和不稳定分岔失稳又有某些相似的现象,都在丧失平衡之后又跳跃到另一个稳定平衡状态。
当前,随着稳定问题研究的逐步深入,上述分类看起来已不够了。
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。
一方面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;另一方面就是深入构件屈曲后性能的研究。
2.钢结构稳定性的分析方法
结构稳定问题的分析方法都是针对在外荷载作用下结构存在变形的条件下进行的,属于几何非线性问题,采用的是二阶分析方法。
稳定计算涉及构件或结构的一系列初始条件,如结构体系、构件的几何长度、连接条件、截面的组成、形状、尺寸和残余应力分布,以及钢材性能和外荷载作用等,计算方法主要如下:
2.1平衡法
该法是求解结构稳定极限荷载的最基本方法。
是根据已发生了微小变形后结构的受力条件建立平衡微分方程,然后解出临界荷载。
在建立平衡微分方程时遵循如下基本假定:(1)构件是等截面直杆。
(2)压力始终沿构件原来轴线作用。
(3)
材料符合胡克定律,即应力与应变成线性关系。
(4)构件符合平截面假定,即构件变形前的平截面在形后仍为平截面。
(5)构件的弯曲变形是微小的,曲率可以近似地用挠度函数的二阶导数表示。
根据以上假定条件,建立平衡微分方程,代人相应的边界条件,即可解得轴压构件的临界荷载。
2.2 能量法
能量法是求解稳定承载力的一种近似方法,通过能量守恒原理和势能驻值原理求解临界荷载。
(1)能量守恒原理求解临界荷载。
保守体系处在平衡状态时,贮存在结构体系中的应变能等于外力所做的功,即能量守恒原理。
其临界状态的能量关系为:△W=△U,式中△U指应变能的增量;△W指外力功的增量。
由能量守恒原理可建立平衡微分方程。
(2)势能驻值原理求解临界荷载。
势能驻值原理指:受外力作用的结构,当位移有微小变化而总势能不变,即总势能有驻值时,结构处于平衡状态。
表达式为:d?蒹=dU—dW=0。
式中,dU指虚位移引起的结构内应变能的变化,它总是正值;dW指外力在虚位移上作的功。
2.3 动力法
处于平衡状态的结构体系,若施加微小干扰使其发生振动,这时结构的变形和振动加速度都和已经作用在结构上的荷载有关。
当荷载小于稳定的极限荷载值时,加速度和变形的方向相反,因此干扰撤去后,运动趋于静止,结构的平衡状态是稳定的;当荷载大于稳定的极限荷载值时,加速度和变形的方向相同,即使撤去干扰,运动仍是发散的。
因此结构的平衡状态是不稳定的。
临界状态的荷载即为结构的屈曲荷载,可由结构的振动频率为零的条件解得。
3.钢结构稳定设计中需注意的问题
关于钢结构稳定设计的特点及原则,已有太多文献资料可供参考,本文不再重复,下面,笔者主要结合设计体会,就稳定设计中需注意的相关问题进行探讨。
3.1 正确选择轴心压受构件的截面类型
一般,钢结构的稳定设计多采用长度系数计算法,该法方便简单,但关键是如何确定构建的截面类型,从而根据构建的长细来确定稳定系数?渍。
《钢结构设计规范》中把轴心受压构件的截面分成a、b、c、d四类。
设计人员应该明确截面的分类主要是几何缺陷和残余应力对不同截面影响程度不同,其中残余应力起主要作用。
不同形状的截面会有不同的残余应力分布,相同形状的截面因成型的方法不同(轧制或焊接)和尺寸比例的不同也使残余应力有很大的不同。
对于H形和工字型截面来说,腹板上的残余应力没有翼缘上的影响重要,设计人员应注意翼缘中的残余应力的分布特点和数值(尤其是残余压应力)。
对于轧制H形钢翼缘上的残余压应力很大,对截面绕y轴的刚度削弱很多,对稳定不利,且残余应力大小随着宽高比b/h而异。
宽高比越大,翼缘上的残余压应力也越大,因此就轧制H形钢而言,当b/h≤0.8时,对x轴是A类截面,对
y轴是B类截面。
当b/h≥O.8时,对x轴和y轴都是B类截面;而对于焊接的H 形截面来说,焊缝附近有很高的残余拉应力。
对于焊接构件,若翼缘板是轧制而成的宽扁钢或是经剪切机剪切时,翼缘两边有很高的残余压应力带,对于y轴的稳定不利,故该截面类型对于x轴和y轴分别属于B、c类;而若翼缘板是火焰切割而成,且未经过刨边,翼缘边缘为残余拉应力,对于y轴稳定就有利得多,故该类型的截面对于x轴和y轴均属B类截面。
对于轧制工字钢,因翼缘较厚,故翼缘残余应力全为拉应力,稳定性能良好。
但是考虑到轧制工字钢翼缘宽度较小,故对x轴和y轴的稳定计算分别属A和B类。
对于钢管残余压应力很小,稳定性能良好,故对x轴和y轴的稳定计算均属A类。
对于焊接箱形截面残余压应力的大小主要是和壁板的宽厚比b/t有关,b/t越大,残余应力就越小,故规范按照壁板的宽厚比b/t>20和b/t<20分别属于B和c类截面。
截面残余应力主要是因为在轧制过程中不均匀冷却造成的。
宽翼缘的H形钢翼缘和腹板交接处的材料最厚,冷却最慢,其翼缘的残余应力分布和板类似,但腹板两端受拉。
普通的工字形钢翼缘厚而窄,冷却得慢,最后呈现残余拉应力,而腹板上大部分是残余压应力。
另外,一般来说,板件的厚度越大,残余应力就越大,且有沿着厚度变化的特点,导致其抗压性能有别于一般的压杆。
这主要是钢材在轧制过程中可以破坏钢锭的铸造组织,细化钢材的晶粒,并消除显微组织的缺陷。
经过热轧后,钢材组织密实,力学性能得到改善。
所以规范中把板件的厚度大于或等于40 mm的厚壁构件用表列出来,且其中有两种情况属于D类。
3.2结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致
杆件稳定计算的常用计算方法,往往是根据一定的简化和假设或是典型情况得到的,设计者须明确所设计的结构符合这些假设才能正确使用。
当计算的对象和实用计算方法的简图有差别时,设计人员应对简图的差异造成的后果作到心中有数。
如:框架柱稳定计算所用的计算长度系数是针对横梁不承受轴力的情况得出的。
若横梁承受比较大的轴压力时,采用这些数据就会得出不安全的后果。
所以规范附录(规范P13-P135)说明:“当与柱刚性连接的横梁所受轴心压力N比较大时,横梁线刚度应该乘以折减系数。
”
对于无侧移框架柱:当与柱子刚性连接的横梁所受轴心压力N较大时:=1-N/N;横梁远端嵌固时:=1-N/(2N)。
对于有侧移框架柱:横梁远端与柱刚接时:=1-N/(4N);横梁远端铰支时:=1-N/N;横梁远端嵌固时:=1-N/(2N)。
式中,N =EI/l;I为横梁截面的惯性矩;L为横梁的长度。
3.3 设计结构的细部构造和构件的稳定计算相一致,使两者有很好的一致性
例如:按照简支梁计算其稳定性,就要求在细部构造上确保梁端不发生扭转。
如果梁端支座不能有效地阻止扭转,则稳定性能将在一定程度上有所降低。
3.4 设置必要的支撑构件确保框架等的杆件不出现出平面失稳现象
平面结构构件的平面稳定计算必须和结构布置相一致。
【参考文献】
[1]陈绍蕃.钢结构设计原理[M].科学出版社,2000.
[2]夏志斌,潘有昌.结构稳定理论[M].高等教育出版社,1988.[3]刁建华.钢结构稳定性分析[J].科技信息,2009,(10):65. [4]孙普,张娜.钢结构稳定设计心得[J].建设科技,2009,(4):49-50.。