钢结构稳定理论-1
钢结构稳定计算
E ——欧拉临界应力， A ——压杆的截面面积 i ——回转半径（ i2=I/A） l----构件的几何长度
1、理想轴心受压构件弯曲屈曲临界力随抗弯刚度的增加和构件长度 的减小而增大； 2、当构件两端为其它支承情况时，通过杆件计算长度的方法考虑。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
长度l0x=6m ，l0y=3m，翼缘钢板为火焰切割边，钢材为Q345， f=315N/mm2，截面无削弱，试计算该轴心受压构件的整体稳
定性。
y
-250×8
x
x
y -250×12
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第四章 构件稳定
1、截面及构件几何性质计算
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第四章 构件稳定
§4.2 实腹式轴心受压构件的截面设计
轴心受压构件设计时应满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定的要 求。设计时为取得安全、经济的效果应遵循以下原则。
截面设计原则
1.等稳定性原则
杆件在两个主轴方向上的整体稳定承载力尽量接近。因此尽可能 使两个方向的稳定系数或长细比相等，以达到经济效果。
截面关于x轴和y轴都属于b类，
x y
x
f y 50.4 235
345 61.1 235
查表得： 0.802
N 2000 103 311 .9N / mm 2 f 315 N / mm 2 A 0.802 8000
满足整体稳定性要求。
其整体稳定承载力为：
Nc Af 0.802 8000 315 2020000 N 2020 kN
钢结构的-稳定性验算
第七章 稳定性验算整体稳定问题的实质：由稳定状态到不能保持整体的不稳定状态；有一个很小的干扰力，结构的变形即迅速增大，结构中出现很大的偏心力，产生很大的弯矩，截面应力增加很多，最终使结构丧失承载能力。
注意：截面中存在压应力，就有稳定问题存在！如：轴心受压构件（全截面压应力）、梁（部分压应力）、偏心受压构件（部分压应力）。
局部稳定问题的实质：组成截面的板件尺寸很大，厚度又相对很薄，可能在构件发生整体失稳前，各自先发生屈曲，即板件偏离原来的平衡位置发生波状鼓曲，部分板件因局部屈曲退出受力，使其他板件受力增加，截面可能变为不对称，导致构件较早地丧失承载力。
注意：热轧型钢不必验算局部稳定！第一节 轴心受压构件的整体稳定和局部稳定一、轴心受压构件的整体稳定注意：轴心受拉构件不用计算整体稳定和局部稳定！轴心受压构件往往发生整体失稳现象，而且是突然地发生，危害较大。
构件由直杆的稳定状态到不能保持整体的不稳定状态；有一个很小的干扰力，结构的弯曲变形即迅速增大，结构中出现很大的偏心力，产生很大的弯矩，截面应力增加很多，最终使结构丧失承载能力。
这种现象就叫做构件的弯曲失稳或弯曲屈曲。
不同的截面形式，会发生不同的屈曲形式：工字形、箱形可能发生弯曲屈曲，十字形可能发生扭转屈曲；单轴对称的截面如T 形、Π形、角钢可能发生弯曲扭转屈曲；工程上认为构件的截面尺寸较厚，主要发生弯曲屈曲。
弹性理想轴心受压构件两端铰接的临界力叫做欧拉临界力：2222//λππEA l EI N cr == (7-1)推导如下：临界状态下：微弯时截面C 处的内外力矩平衡方程为：/22=+Ny dz y EId(7-2) 令EI N k/2=，则： 0/222=+y k dz y d (7-3)解得：kz B kz A y cos sin += (7-4)边界条件为：z=0和l 处y=0；则B=0，Asinkl=0，微弯时πn kl kl A ==∴≠,0sin 0 最小临界力时取n=1，l k /π=,故 2222//λππEA l EI N cr == (7-5)其它支承情况时欧拉临界力为：2222/)/(λπμπEA l EI N cr ==(7-6)欧拉临界应力为： 22/λπσE cr =(7-7)实际上轴心受压杆件存在着各种缺陷：残余应力、初始弯曲、初始偏心等。
钢结构稳定-理论与设计教学设计
钢结构稳定-理论与设计教学设计一、教学目标本教学设计旨在通过理论讲解和实践操作，让学生掌握钢结构稳定的相关理论知识和设计方法，能够独立完成简单的钢结构稳定计算和设计。
具体目标如下：1.掌握钢结构稳定的理论知识，包括稳定性基本概念、稳定失效形式、稳定分析方法等；2.掌握钢结构稳定设计的基本方法和相关规范，包括LRFD规范、ASD规范、中国国家标准等；3.能够独立完成钢结构稳定的计算和设计，包括稳定性分析、引伸性稳定、弯曲扭曲耦合稳定、局部稳定等。
二、教学内容1.钢结构稳定的基本概念和稳定失效形式稳定性定义和基本原理压杆稳定、压弯稳定、剪切稳定、扭转稳定等失效形式2.钢结构稳定的分析方法直接稳定分析方法引伸性稳定分析方法弯曲扭曲耦合稳定分析方法局部稳定分析方法3.钢结构稳定设计方法和规范 LRFD规范和ASD规范的基本概念和应用中国国家标准的应用钢结构稳定设计的实际应用案例三、教学方法1.案例研究法，通过案例分析练习，让学生了解稳定性分析和设计的具体应用。
2.现场实践教学法，通过参观工程现场和实地勘察，让学生了解结构实际施工的情况，更好地掌握设计方法和规范。
3.理论教学与实践操作相结合，通过讲解理论知识和操作实践，让学生深入理解稳定性分析和设计。
四、教学资源1.课件，包括对应章节的知识点总结、案例分析和练习题等。
2.相关规范和标准，包括LRFD规范、ASD规范、中国国家标准等。
3.案例分析中所涉及到的工程设计图纸和相关数据。
五、教学评估1.期中测试，测试平时所学的理论知识和实际应用方法。
2.稳定性分析与设计实验，让学生在指导下独立完成稳定性分析和设计工作，并据此评估学生的操作能力和技术水平。
3.总结性论文，让学生自己确定一个稳定性问题进行研究，并写一篇有一定深度的论文加以分析。
六、教学时长本教学设计涵盖了钢结构稳定的基本理论知识和设计方法，预计总时长为30学时，其中实践操作时间不少于1/3。
七、教学团队1.主讲人：一名具有丰富工程实际经验的教授或高级工程师，主要负责讲授理论知识和设计方法，指导学生完成实践操作和论文写作等。
钢结构稳定理论
❖ 与上一章讲的初弯曲、初偏心的影响相类似，δ0相当 于初弯曲和初偏心的影响。
钢结构稳定理论
❖ 弹性分析时，当δ→∞时，P=PE，即压弯杆件的弹性承
载力为PE。 下面给出证明：
0
1
1 P/
PE
P
PE
(1
0
)
(a)
dP
d
0
PE0 (1) 2
0
代入(a)式中，得：
P PE
❖ 本节为简支的压弯构件，其它边界条件时，求解方法 类似，结论类似。
y
i
d
dx
y
y
dx
y点处伸长 ❖ 中和轴以外为
量为y dθ
拉，以内为压
钢结构稳定理论
3）数值积分法（压杆挠曲线法）
❖ 具有初弯曲的压弯构件，假设条件最少，可适用于任 意情况。
❖ 截面上内弯矩：
M内＝－A EyIyj'd' Aj
弹性阶段 弹塑性阶段
有正负 拉＋，压－
钢结构稳定理论
❖ 具体求解过程如下： 1. 将压杆沿长度分成n段；
§4-1 有横向荷载作用的压杆的弹性弯 曲变形和稳定临界力
❖ 横向荷载 集中荷载 均布荷载
钢结构稳定理论
1）横向集中荷载作用的压弯构件
❖ 当0＜x≤l/2时，平衡方 程为：
M Py Q x
即：
2
EIy''Py Qx / 2
y''k 2 y Qx /(2EI )
❖ 所以方程的通解为：
其中：k 2 P / EI
✓ 当横向荷载不同时，弯矩的放大系数也有所不同。
钢结构稳定理论
2）弹性压弯构件平面内弯曲承载力验算
钢结构稳定理论-1
哈尔滨工业大学
2）钢构件截面残余应力的分布
残余应力产生的原因：焊接、热轧、冷轧、切割等 残余应力的存在将影响构件的稳定承载力，不可忽视
钢结构稳定理论
18号普通工字钢
焊接H型钢
轻型热轧H型钢
哈尔滨工业大学
具有火焰切割边的 焊接H型钢
厚板焊接H型钢
焊接箱形截面
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
等边角钢
焊接T形截面
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
焊接圆管半个圆周截面纵向和沿壁厚环向残余应力
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
厚度7.5mm冷弯薄壁槽钢
1.9mm厚冷弯薄壁卷边槽钢
钢结构稳定理论
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
2）判别稳定性的基本原则
对处于平衡状态的体系施加一个微小干扰，当干扰撤 去后，如体系恢复到原来的位置，该平衡是稳定平衡， 否则是不稳定的。
稳定平衡
不稳定平衡
随遇平衡
Stability equilibrium Instability equilibrium Neutral equilibrium
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
美国Connecticut州Hartford城一体育馆网架，1978年1 月大雨雪后倒塌。 工程概况：91.4m×109.7m网架，四个等边角钢组成的十 字形截面杆件。 破坏原因：只考虑了压杆的弯曲屈曲，没有考虑弯扭屈 曲。
我国新修订的2004年钢结构规范中已考虑了弯扭屈曲的相关 设计理论。
应力－应变曲线的简化模型
哈尔滨工业大学
A’B’阶段的应力、应变变化不大，对弹塑性稳定极限荷载的影响 不大，常简化为直线，屈服强度fy＝235MPa对应的屈曲应变εy 为0.114％。 达到屈服强度之后的应力应变关系有上述三种简化模型，其中
钢结构稳定问题概述钢结构承载力极限状态的六种情况1
第二章钢结构稳定问题概述钢结构承载力极限状态的六种情况：（1）整个结构或其一部分作为刚体失去平衡（如倾覆）；（2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏；（3）结构转变为机动体系（倒塌）；（4）结构或构件丧失稳定（屈曲等）；（5）结构出现过度的塑性变形，而不适于继续承载；（6）在重复荷载作用下构件疲劳断裂。
在这些极限状态中，稳定性、抗脆断和疲劳的能力都对钢结构设计有重要意义。
2.1钢结构的失稳破坏稳定性是钢结构的一个突出问题。
在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。
对这个问题处理不好，将造成不应有的损失。
现代工程史上不乏因失稳而造成的钢结构事故，其中影响很大的是1907年加拿大魁北克一座大桥在施工中破坏，9000t钢结构全部坠入河中，桥上施工的人员有75人遇难。
破坏是由悬臂的受压下弦失稳造成的。
下弦是重型格构式压杆，当时对这种构件还没有正确的设计方法。
缀条用得过小是出现事故的主要原因。
其他形式的结构，如贮气柜立柱，运载桥的受压上弦和输电线路支架等，也都出现过失稳事故。
设计经验不足、性能还不十分清楚的新结构形式，往往容易出现失稳破坏事故。
大跨度箱形截面钢梁桥就曾在1970年前后出现多次事故。
这些箱形梁设计上存在的主要问题之一是对有纵加劲的受压板件稳定计算没有考虑几何缺陷和残余应力的不利作用。
认真总结失败的教训，结合进行必要的研究工作，就能得出规律性的认识，以指导以后的设计。
轴心压杆的扭转屈曲，是人们了解得还不多的一个问题。
美国哈特福特城的体育馆网架结构，平面尺寸为92m x 110m，突然于1978年破坏而落到地上。
破坏起因虽然可以肯定是压杆屈曲，但究竟为何屈曲还是众说纷纭。
杆件的截面为四个角钢组成的十字形。
这种截面抗扭刚度低，有人认为扭转屈曲是起因，也有人认为起支撑作用的杆有偏心，未能起到预期的减少计算长度的作用才是起因。
文献[2.16]经过深入分析，阐明这两个因素都起相当作用，并提出了偏心支撑对增强压杆稳定性的计算方法。
钢结构稳定原理课件
详细描述
支撑系统可以防止结构发生过大变形和失稳，通过合理设置支撑系统，可以有效 地将外力传递到各个支撑点上，从而提高结构的整体稳定性。在设计支撑系统时， 应充分考虑结构的受力特点和空间要求。
进行预应力处理
总结词
预应力处理是一种有效的提高钢结构稳定性的方法。
详细描述
通过在结构中施加预应力，可以改变结构的受力状态，提高其稳定性。预应力可以通过预拉或预压的方式施加， 根据结构需求选择合适的预应力方式，可以有效地提高结构的稳定性。同时，预应力处理还可以提高结构的刚度 和承载能力。
03
掌握钢结构稳定性的分析方法和计算公式。
04
提理高的学能生力在。实际工程中应用钢结构稳定原
稳定性定义
稳定性是指钢结构在受到外力 作用时，能够保持其原有平衡 状态的能力。
失稳是指钢结构在受到外力作 用时，由原来的平衡状态转变 为新的平衡状态的过程。
稳定性分析是研究钢结构在各 种外力作用下的平衡状态及其 变化规律的科学。
钢结构稳定原理课件
• 钢结构稳定性基本概念 • 钢结构稳定性的计算方法 • 不同类型钢结构的稳定性分析
• 钢结构稳定性的影响因素 • 增强钢结构稳定性的措施 • 实际工程中的钢结构稳定性问题
课程背景
课程目标
01
掌握钢结构稳定的基本概念和原理。
02 了理解方影法响。 钢结构稳定性的因素及相应的处
截面特性
截面尺寸 腹板和翼缘的连接方式 截面的对称性
结构跨度与高度
01
02
03
跨度与高度的比例
支撑系统的设置
跨度中的荷载分布
支撑系统的影响
支撑的形式和布置 支撑的刚度和强度 支撑与主体结构的连接方式
钢结构理论与设计
72mx120m煤棚整体失稳
河南安阳信益电子玻璃有限公司工地架脚手架
上海安亭镇某厂房
福清市54m厂房
金属拱型波纹屋面反对称失稳
稳定问题的类型—1.平衡分岔失稳
完善的轴心受压构件和完善的在中面内受压 的平板属于平和分岔失稳。也称第一类失稳。 平衡分岔失稳还分为稳定分岔失稳和不稳定 分岔失稳两种。
例：如图，求两端简支压杆的临界荷载。
解：
Байду номын сангаас
2.不稳定分岔失稳 还有一类结构， 在屈曲后只能在远 比屈曲荷载低的条 件下维持平衡状态。
稳定问题的类型—2.极值点失稳
偏心受压构件在轴向压力 作用下产生弯曲变形，其荷 载-挠度曲线如图所示。 由图可知，具有极值点失 稳的偏心受压构件的荷载-挠 度曲线只有极值点，没有出 现如理想轴心受压构件那样 在同一点存在两种不同变形 状态的分岔点，构件弯曲变 形的性质没有改变，故此失 稳称为极值点失稳，也称为 第二类失稳。
有差分法得到的屈曲荷载的近似值 常常小于精确解，能量法得到的是 屈曲荷载的上限，差分法得到的是 屈曲荷载的下限。对于复杂的弹塑 性稳定问题，差分法得到的屈曲荷 载的误差很小。
提高屈曲荷载精确度的外推法
用差分法求解构件的屈曲荷载时，其精确 度与构件的分段数n有关，但分段数的多少影 响计算工作量。分段数太少，计算误差大。 对于弹性弯曲屈曲荷载，误差的大小与分段 数的平方成反比。有鉴于此，可以利用两种 不同分段数n1和n2得到的屈曲荷载p1和p2， 采用richardson外推法提高精确度。
稳定问题的特点
1、多样性 钢结构的稳定问题普遍存在于钢结构的 设计中，凡是结构的受压部位，在设计时都 要必须考虑其稳定性。 钢结构的失稳，在形式上具有多样化特 点。如轴心受压构件的弯曲失稳是最常见的 屈曲形式，它还可能出现扭转失稳以及弯扭 失稳的形式
钢结构整体稳定性计算.doc
钢结构整体稳定性计算.doc文档一：1. 引言1.1 目的本文档的目的是对钢结构的整体稳定性进行计算和评估，以确保结构的安全性和可靠性。
1.2 背景钢结构是一种常用的建筑结构形式，具有高强度、轻质、易施工等优点。
然而，钢结构在受到外部荷载和温度变化等因素的作用下，可能会产生整体稳定性问题。
因此，对钢结构的整体稳定性进行计算和评估是非常重要的。
2. 弹性稳定性计算2.1 弹性稳定性定义弹性稳定性是指结构在弹性范围内不发生形状扭转和位移的稳定性。
2.2 弹性稳定性计算方法2.2.1 应力分析法通过对结构的应力进行分析，判断结构的弹性稳定性。
2.2.2 参考标准法根据相关的国家标准或行业规范，确定结构的稳定性要求和计算方法。
3. 屈曲稳定性计算3.1 屈曲稳定性定义屈曲稳定性是指结构在超过弹性极限范围内发生形状扭转和位移的稳定性。
3.2 屈曲稳定性计算方法3.2.1 单元法将结构分成若干个单元，利用弹性稳定分析和屈曲分析来计算结构的稳定性。
3.2.2 基于参数法根据结构的几何形状和材料性能等参数，使用公式和理论模型来计算结构的稳定性。
4. 结构稳定性评估4.1 动力稳定性评估通过对结构在不同工况下的动力响应进行分析，评估结构的稳定性。
4.2 稳定性分析报告根据计算结果，编写稳定性分析报告，对结构的稳定性进行评估和说明。
5. 附件6. 法律名词及注释6.1 结构稳定性指结构在受到外界荷载或温度变化等因素的作用下，不发生形状扭转和位移的能力。
6.2 弹性稳定性指结构在弹性范围内不发生形状扭转和位移的稳定性。
6.3 屈曲稳定性指结构在超过弹性极限范围内发生形状扭转和位移的稳定性。
文档二：1. 简介1.1 目的本文档旨在提供一个完整的钢结构整体稳定性计算的模板，以辅助工程师进行结构设计和评估。
1.2 背景钢结构在建筑工程中被广泛应用，但其整体稳定性对工程安全至关重要。
因此，对于钢结构的整体稳定性计算和评估具有重要意义。
钢结构稳定
势能驻值原理
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。 其表达式 δΠ = 0
稳定问题的特点： 稳定问题的特点：
稳定问题采用二阶分析； 不能应用叠加原理； 不必区分静定和超静定结构。
稳定问题的特点
1.2 1.2 失类型 失稳类型
分支点失稳 极值点失稳 跃越失稳
分支点失稳
理想的（即无缺陷的、笔直的）轴心受压杆件和 理想的中面内受压的平板的失稳（屈曲）都属于分支 点失稳。也称平衡分岔失稳，或称第一类失稳。 分支点失稳又可以分为稳定分支点失稳和不稳定 分支点失稳两种。
静力法 能量法 动力法
静力法
静力法即静力平衡法，也称中性平 衡法，此法是求解临界荷载的最基本方 法。对第一类弹性稳定问题，在分支点 存在两个临近的平衡状态：原始直线平 衡状态和产生了微小弯曲变形的平衡状 态。静力法就是根据已发生了微小弯曲 变形后结构的受力条件建立平衡微分方 程，而后解出临界荷载。
原始平衡
临界平衡
P—δ曲线
稳定分支点失稳
理想轴心受 压构件
大挠度弹性理 论分析的轴心 受压构件的 P—δ曲线
中面均匀受 压的四边支 承薄板
板的P— w曲线
不稳定分支 点失稳
均匀受压圆柱壳
荷载—位移曲线
极值点失稳
偏心受压构件
荷载—位移曲线
跃越失稳
q
w
均布荷载作用下的 坦拱
荷载—位移曲线
1.3 1.3 临界离的计算方法 临界力的计算方法
静力法举例
挠曲线的近似微分方程 -EIy”=M 或 EIy”+Py=0 当两端铰接时，边界条件为 x=0, y=0 x=l, y=0
钢结构稳定PPT课件
S—中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩； fv—钢材的抗剪强度设计值。
9
三、梁的局部承压强度
c
F
twlz
f
F– 集中荷载(动荷考虑动力系数)；
ψ– 系数,重级工作制吊车轮压1.35,其他1.0；
lz– 腹板的假定压力分布长度 梁中部 lz = a+5hy+2hR 梁端
A– 支承长度 吊车轮压取50mm
2
b
235 fy
轧制普通工字钢梁 b ——见附表1.10
轧制普通槽钢梁
b
570bt l1h
235 fy
上述公式计算或查表所得 b 0.6 时，修正为：b 1.07 0.282 / b
12
关于
b
b
4320
2 y
Ah Wx
1
yt1
4.4h
2
b
235 fy
中参数确定
双轴对称：b 0
压
x
x
x
x
N A
mx M x
x2W2x 11.25N / NEx
f
W2x ——受拉侧最外纤维的毛截面抵抗矩；
拉 fy
26
3.3 实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面外的稳定
构件在平面外失稳时发生侧扭
N Ny
N
M
屈曲，其临界条件可根据N/Ny~M/Mcr
1.0
的相关曲线偏安全的采用： N M 1
23
3.2 实腹式单向压弯构件平面内稳定
对实腹式压弯构件，截面可发展一定塑性，规范采用下列公式：
N
mx M x
f
x A
xW1x
1
0.8
N N E x
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钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
初始几何缺陷δ越大，弹塑性临 界承载力越低
钢结构稳定理论
跃越稳定(snap
through instability)
哈尔滨工业大学
平衡→失稳（失去承载力）→新的平衡
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
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
哈尔滨工业大学
主要内容：
1、绪论 2、轴心轴压构件的弯曲屈曲 3、求解稳定问题的近似方法 4、压弯构件的弯曲屈曲 5、刚架的稳定 6、薄壁杆件的弯扭屈曲 7、板件的稳定
前5章以课堂讲授为主，后2章以学生课后自学为主
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
主要参考书：
1、陈骥，钢结构稳定理论与设计，科学出版社，2001. （或2004第二版）
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
大跨度波纹拱屋盖
我国东北、内蒙古、新疆曾有大量使用，用于仓库、 临时罩棚等设施。但有些结构在大雪后倒塌。 破坏原因：波纹拱的畸变屈曲没有给予很好的考虑。
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
破坏后
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
宁波某轻钢门式刚架施工阶段倒塌。
2、吕烈武、沈世钊、沈祖炎、胡学仁，钢结构构件稳定 理论，中国建筑工业出版社，1983.
3、钟善桐，钢结构稳定设计，中国建筑工业出版社， 1991.
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
第一章
绪 论
§1-1 钢结构稳定问题的重要性
1）钢材的特点决定了稳定问题更加突出
轻质、高强、力学性能好； 与砼比，尺寸轮廓小，构件细长，板件薄柔；
一阶弹性分析
解具有单值性
与整个构件 要考虑构件已变形 几何非线性问 可能有多个平衡位置 稳定 的所有截面 状态下的平衡关系， 题，叠加原理 (特征值)解具有多值性。 问题 均有关系 属于二阶分析 不再适用 一般要寻求最小临界力
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学Leabharlann 2）判别稳定性的基本原则 对处于平衡状态的体系施加一个微小干扰，当干扰撤
buckling的利用）
筒壳的失稳（缺陷敏感性失稳）
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
§1-3 稳定的基本概念
1）强度与稳定的区别
结构失稳是指在外力作用下，结构的平衡状态开始丧
失稳定性，稍有扰动，则变形迅速增加，使结构破坏。 即在稳定问题中，力与位移不是成比例的线性关系。
研究的位置 只涉及某一 强度 截面上的应 问题 力应变状态 分析方法 叠加原理 能够使用叠加 原理 解的特点
直接损失：架桥工程中9000t钢桥坠入河中，75员工遇难。
1916年因施工问题又发生一次倒塌事故。
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
前苏联在1951～1977年间共发生59起重大钢结构事故，
有17起属稳定问题。 （设计、制作、安装或使用不当都可能引发稳定事故）
例如：
1957年前苏联古比雪夫列宁冶金厂锻压车间，7榀 1200m2屋盖塌落。起因是一对尺寸相同的拉压杆装配
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
非理想轴压或压弯构件或结构的稳定(imperfect)
又称：极值点失稳或第二类稳定问题(limit-load-instability)
定义：平衡状态渐变，不发生分岔现象。
相应的荷载Nmax——失稳极限荷载或压溃荷载。
大部分的实际工程结构都存在一定的初始几何 缺陷，其失稳形式都属于第二类稳定问题。
颠倒。
1974年，苏联一个俱乐部观众厅24×39m钢屋盖倒塌。
起因是受力较大的钢屋架端斜杆失稳。
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
1990年2月，辽宁省某重型机械厂新增一会议室。
破坏原因：只有14.4m跨的轻钢梭形屋架腹杆平面外出现 半波屈曲，致使屋盖迅速塌落。误用重型屋盖结构。 且错用了计算长度系数，λy>300。 事故后果：305人开会期间倒塌，造成42人死亡、179人 受伤。
易发生整体失稳和局部失稳；
失稳时经常具有突然性的几何形状的改变。
钢结构稳定理论
哈尔滨工业大学
2）钢结构失稳破坏的例子
1907年，加拿大跨越魁北克(Quebec)河三跨伸臂桥
工程概况：两边跨各长152.4m，中间跨长548.6m(包括由 两个边跨各悬挑出的171.4m)。
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％。
1）静力准则和静力法（平衡法）
设所研究的弹性体系在外力作用下的某一平衡位置的
无限接近的相邻位置也是平衡的，则所探讨的平衡位 置是随遇的；
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
哈尔滨工业大学
美国Connecticut州Hartford城一体育馆网架，1978年1
月大雨雪后倒塌。 工程概况：91.4m×109.7m网架，四个等边角钢组成的十 字形截面杆件。 破坏原因：只考虑了压杆的弯曲屈曲，没有考虑弯扭屈 曲。
我国新修订的2004年钢结构规范中已考虑了弯扭屈曲的相关 设计理论。
去后，如体系恢复到原来的位置，该平衡是稳定平衡， 否则是不稳定的。
稳定平衡
不稳定平衡
随遇平衡
Stability equilibrium Instability equilibrium Neutral equilibrium
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§1-4 弹性稳定问题的基本判别准则和 分析方法
破坏原因：施工顺序不当、未设置必要的支撑等。
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我国其它一些地方的门式刚架也发生过倒塌事故，从设计、 制作、到安装阶段都有可能出现问题。
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§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)
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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
不稳定分岔失稳
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