钢结构的失稳事故
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)。
1. 设计错误 设计人员忽视甚至不进行构件的局部稳
定验算，或者验收方法错误，致使组成构 件的各类板件宽厚比和高厚比大于规范限 值。
钢结构的失稳事故
7.3.2 局部失稳事故原因分析
2. 构造不当 通常在构件局部受集中力较大的部位，
原则上应设置构造加劲肋。另外，为了保 证构件在运转过程中不变形也须设置横隔、 加劲肋等。但实际工程中，加劲肋数量不 足、构造不当的现象比较普遍。
第7章 钢结构的失稳事故
钢结构的失稳事故
7.1 失稳概念
失稳也称为屈曲，是指钢结构或构 件丧失了整体稳定性或局部温度性，属承 载力极限状态的范围。
就钢结构的基本构建而言，可分为 轴心受力构件、受弯构件和偏心受力构建 三大类。其中轴心受拉构件和偏心受拉构 件不存在稳定问题，其余构件除强度、刚 度外，稳定问题是重点问题。
钢结构的失稳事故
7.3.2 局部失稳事故原因分析
3. 原始缺陷 原始缺陷包括钢材的负公差严重超规，
制作过程中焊接等工艺产生的局部鼓曲和 波浪形变形等。
钢结构的失稳事故
7.3.2 局部失稳事故原因分析
4. 吊点位置不合理 在吊装过程中，尤其是大型的钢结构构
件，吊点位置的选定十分重要。吊点位置 不同，构件受力的状态也不同。有时构件 内部过大的压应力将会导致构件在吊装过 程中局部失稳。因此，在钢结构设计中， 针对重要构件应在图纸中说明起吊方法和
钢结构的失稳事故
7.3 失稳破坏的原因分析
稳定问题是钢结构最突出的问题，长期以来， 许多工程技术人员对强度概念认识清晰，对稳定概 念认识淡薄，并且存在强度重于稳定的错误思想。 因此，在大量的接连不断的钢结构失稳事故中付出 了血的代价，得到了严重的教训。钢结构的失稳事 故分为整体失稳事故和局部失稳事故两大类，其各 自产生的原因如下。
钢结构的失稳事故
在此强调一点，稳定分岔失稳和不稳定 分岔失稳对缺陷的敏感性截然不同。图中虚线 所示的是构件有几何缺陷时荷载与变形关系。 稳定分岔失稳虽有缺陷，但荷载仍然可以高于 临界值；而不稳定分岔失稳，荷载的极低值比 无缺陷时大幅度降低。因此不稳定分岔失稳对 缺陷特别敏感。设计该类结构时若无视缺陷影 响，必将带来严重后果。
结构在到达临界状态时，从未屈曲的平衡位
形过渡到无限邻近的屈曲平衡位形，即由直
杆而出现微弯。此后变形的进一步加大，要
求荷载增加。如图，直杆轴心受压和平面在
中面受压都属于此类情况，板有较显著的屈
曲后强度，目前在门式刚架设计中已得到利
用。
钢结构的失稳事故
(2)不稳定分岔wk.baidu.com稳
结构屈曲后只能在远比临界荷载低的荷 载下维持平衡位形。例如承受均匀轴向荷 载的柱壳；承受均匀外压力的全球壳；缀 条柱；薄壁型钢方管压杆等(如图) 。此类 屈曲也叫“有限干扰屈曲”，因为在有限 干扰作用下，在达到分岔屈曲荷载前就可 能由半屈曲平衡位形转到非邻近的屈曲平
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析
4. 使用不当 结构竣工投人使用后，使用不当或意外
因素也是导致失稳事故的主因。例如，使用 方随意改造使用功能；改变构件的受力状态； 由积灰或增加悬吊设备引起的超载；基础的 不均匀沉降和温度应力引起的附加变形；意 外的冲击荷载等等。
钢结构的失稳事故
7.3.2 局部失稳事故原因分析
钢结构的失稳事故
7.2 失稳的类型和特点
1. 平衡分岔失稳 分为稳定分岔失稳和不稳定分岔失稳
2.极值点失稳 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承载能力。 3.跃越失稳
即无平衡分岔点，又无极值点，结构 由一个平衡位形突然跳到另一个平衡位形， 其间出现很大变形。
钢结构的失稳事故
1. 平衡分岔失稳
完善的(即无缺陷、挺直的)轴心受压构 件和完善的中面受压平板的失稳都属于平 衡分岔失稳问题。属于这一类的还有理想 的受弯构件以及受压的圆柱壳等。
平衡分岔失稳也叫分支点失稳，还可称 为第一类稳定问题。它可分为稳定分岔失 稳和不稳定分岔失稳两种。
钢结构的失稳事故
(1)稳定分岔失稳
这类屈曲的特点是有一稳定的平衡状态，
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析 设计错误，制作缺陷，临时支撑不足，
使用不当 7.3.2 局部失稳事故原因分析
设计错误，构造不当，原始缺陷， 吊点位置不合理
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析
1. 设计错误 设计错误主要与设计人员的水平有关。
如缺乏稳定概念；稳定验算公式错误；只 验算基本构件的稳定，忽视整体结构的稳 定验算；计算简图及支座约束与实际受力 不符，设计安全储备过小等等。
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析
2. 制作缺陷 制作缺陷通常包括构件的初弯曲、初偏
心、热轧冷加工以及焊接产生的残余变形 等。这些缺陷将对钢结构的稳定承载力产 生显著影响。
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析
3．临时支撑不足 钢结构在安装过程中，尚未完全形成整体
结构之前，属几何可变体系，构件的稳定性很 差。因此必须设置足够的临时支撑体系来维持 安装过程中的整体稳定性。若临时支撑设置不 合理或者数量不足，轻则会使部分构件丧失稳 定，重则造成整个结构在施工过程中倒塌或倾
钢结构的失稳事故
2. 极值点失稳
极值点失稳也称为第二类稳定问题，如图。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B，没 有出现如理想轴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。它是指用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承载能力。像双向受 弯构件、双向弯曲压弯构件的弹塑性弯扭失稳都属于极值 点失稳。对于实际的轴压构件，由于初弯曲、初偏心等几 何缺陷的存在也应属于偏心受压构件的范畴。因此极值点 失稳现象十分普遍。
钢结构的失稳事故
3. 跃越失稳 此类屈曲的特点是：既无平衡分岔点，又无极值点，但
和不稳定分岔失稳又有一些相似之处。其结构由一个平 衡位形突然跳到另一个平衡位形，其间出现很大的变形， 且都是从丧失稳定平衡后经历一段不稳定平衡，然后重 新获得稳定平衡。属于此类失稳的有铰接坦拱、扁壳、 扁平的网壳结构等。此类屈曲虽然在发生跃越后荷载可 以大于临界值，但实际工程中不允许出现这样大的变形。 由于过大的变形会导致结构破坏．故应该以临界荷载作 为承载的极限。
定验算，或者验收方法错误，致使组成构 件的各类板件宽厚比和高厚比大于规范限 值。
钢结构的失稳事故
7.3.2 局部失稳事故原因分析
2. 构造不当 通常在构件局部受集中力较大的部位，
原则上应设置构造加劲肋。另外，为了保 证构件在运转过程中不变形也须设置横隔、 加劲肋等。但实际工程中，加劲肋数量不 足、构造不当的现象比较普遍。
第7章 钢结构的失稳事故
钢结构的失稳事故
7.1 失稳概念
失稳也称为屈曲，是指钢结构或构 件丧失了整体稳定性或局部温度性，属承 载力极限状态的范围。
就钢结构的基本构建而言，可分为 轴心受力构件、受弯构件和偏心受力构建 三大类。其中轴心受拉构件和偏心受拉构 件不存在稳定问题，其余构件除强度、刚 度外，稳定问题是重点问题。
钢结构的失稳事故
7.3.2 局部失稳事故原因分析
3. 原始缺陷 原始缺陷包括钢材的负公差严重超规，
制作过程中焊接等工艺产生的局部鼓曲和 波浪形变形等。
钢结构的失稳事故
7.3.2 局部失稳事故原因分析
4. 吊点位置不合理 在吊装过程中，尤其是大型的钢结构构
件，吊点位置的选定十分重要。吊点位置 不同，构件受力的状态也不同。有时构件 内部过大的压应力将会导致构件在吊装过 程中局部失稳。因此，在钢结构设计中， 针对重要构件应在图纸中说明起吊方法和
钢结构的失稳事故
7.3 失稳破坏的原因分析
稳定问题是钢结构最突出的问题，长期以来， 许多工程技术人员对强度概念认识清晰，对稳定概 念认识淡薄，并且存在强度重于稳定的错误思想。 因此，在大量的接连不断的钢结构失稳事故中付出 了血的代价，得到了严重的教训。钢结构的失稳事 故分为整体失稳事故和局部失稳事故两大类，其各 自产生的原因如下。
钢结构的失稳事故
在此强调一点，稳定分岔失稳和不稳定 分岔失稳对缺陷的敏感性截然不同。图中虚线 所示的是构件有几何缺陷时荷载与变形关系。 稳定分岔失稳虽有缺陷，但荷载仍然可以高于 临界值；而不稳定分岔失稳，荷载的极低值比 无缺陷时大幅度降低。因此不稳定分岔失稳对 缺陷特别敏感。设计该类结构时若无视缺陷影 响，必将带来严重后果。
结构在到达临界状态时，从未屈曲的平衡位
形过渡到无限邻近的屈曲平衡位形，即由直
杆而出现微弯。此后变形的进一步加大，要
求荷载增加。如图，直杆轴心受压和平面在
中面受压都属于此类情况，板有较显著的屈
曲后强度，目前在门式刚架设计中已得到利
用。
钢结构的失稳事故
(2)不稳定分岔wk.baidu.com稳
结构屈曲后只能在远比临界荷载低的荷 载下维持平衡位形。例如承受均匀轴向荷 载的柱壳；承受均匀外压力的全球壳；缀 条柱；薄壁型钢方管压杆等(如图) 。此类 屈曲也叫“有限干扰屈曲”，因为在有限 干扰作用下，在达到分岔屈曲荷载前就可 能由半屈曲平衡位形转到非邻近的屈曲平
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析
4. 使用不当 结构竣工投人使用后，使用不当或意外
因素也是导致失稳事故的主因。例如，使用 方随意改造使用功能；改变构件的受力状态； 由积灰或增加悬吊设备引起的超载；基础的 不均匀沉降和温度应力引起的附加变形；意 外的冲击荷载等等。
钢结构的失稳事故
7.3.2 局部失稳事故原因分析
钢结构的失稳事故
7.2 失稳的类型和特点
1. 平衡分岔失稳 分为稳定分岔失稳和不稳定分岔失稳
2.极值点失稳 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承载能力。 3.跃越失稳
即无平衡分岔点，又无极值点，结构 由一个平衡位形突然跳到另一个平衡位形， 其间出现很大变形。
钢结构的失稳事故
1. 平衡分岔失稳
完善的(即无缺陷、挺直的)轴心受压构 件和完善的中面受压平板的失稳都属于平 衡分岔失稳问题。属于这一类的还有理想 的受弯构件以及受压的圆柱壳等。
平衡分岔失稳也叫分支点失稳，还可称 为第一类稳定问题。它可分为稳定分岔失 稳和不稳定分岔失稳两种。
钢结构的失稳事故
(1)稳定分岔失稳
这类屈曲的特点是有一稳定的平衡状态，
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析 设计错误，制作缺陷，临时支撑不足，
使用不当 7.3.2 局部失稳事故原因分析
设计错误，构造不当，原始缺陷， 吊点位置不合理
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析
1. 设计错误 设计错误主要与设计人员的水平有关。
如缺乏稳定概念；稳定验算公式错误；只 验算基本构件的稳定，忽视整体结构的稳 定验算；计算简图及支座约束与实际受力 不符，设计安全储备过小等等。
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析
2. 制作缺陷 制作缺陷通常包括构件的初弯曲、初偏
心、热轧冷加工以及焊接产生的残余变形 等。这些缺陷将对钢结构的稳定承载力产 生显著影响。
钢结构的失稳事故
7.3.1 整体失稳事故原因分析
3．临时支撑不足 钢结构在安装过程中，尚未完全形成整体
结构之前，属几何可变体系，构件的稳定性很 差。因此必须设置足够的临时支撑体系来维持 安装过程中的整体稳定性。若临时支撑设置不 合理或者数量不足，轻则会使部分构件丧失稳 定，重则造成整个结构在施工过程中倒塌或倾
钢结构的失稳事故
2. 极值点失稳
极值点失稳也称为第二类稳定问题，如图。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B，没 有出现如理想轴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。它是指用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承载能力。像双向受 弯构件、双向弯曲压弯构件的弹塑性弯扭失稳都属于极值 点失稳。对于实际的轴压构件，由于初弯曲、初偏心等几 何缺陷的存在也应属于偏心受压构件的范畴。因此极值点 失稳现象十分普遍。
钢结构的失稳事故
3. 跃越失稳 此类屈曲的特点是：既无平衡分岔点，又无极值点，但
和不稳定分岔失稳又有一些相似之处。其结构由一个平 衡位形突然跳到另一个平衡位形，其间出现很大的变形， 且都是从丧失稳定平衡后经历一段不稳定平衡，然后重 新获得稳定平衡。属于此类失稳的有铰接坦拱、扁壳、 扁平的网壳结构等。此类屈曲虽然在发生跃越后荷载可 以大于临界值，但实际工程中不允许出现这样大的变形。 由于过大的变形会导致结构破坏．故应该以临界荷载作 为承载的极限。