清华大学钢结构课程精品资料

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1、3钢结构的破坏形式FailureModesofSteelStructure3钢结构的破坏形式3.1结构的整体失稳(GlobalBuckling)破坏3.2结构和构件的局部失稳(LocalBuckling)3.3塑性和脆性破坏(PlasticandBrittleFailure)3.4结构的疲劳破坏(FatigueFailure)3.5结构的累积损伤(CumulativeDamage)破坏3.6防止钢结构各种破坏的总体思路3.1结构的整体失稳(GlobalBuckling)破坏知识的回顾构件正常工作的条件：强度Strength：构件抵抗破坏的能力不因材

2、料强度被超过而失效足够的强度足够的刚度足够的稳定性知识的回顾构件正常工作的条件：不因材料强度被超过而失效刚度Stiffness：构件抵抗变形的能力不因发生过大的变形而失效足够的强度足够的刚度足够的稳定性强度Strength：构件抵抗破坏的能力足够的稳定性知识的回顾构件正常工作的条件：强度Strength：构件抵抗破坏的能力不因材料强度被超过而失效刚度Stiffness：构件抵抗变形的能力不因发生过大的变形而失效稳定性Stability：构件保持原有平衡形式的能力在压力、弯矩、剪力单独或共同作用下不因发生与原受力状态不符的较大变形而失效足够的强度足

3、够的刚度足够的稳定性3.1结构的整体失稳破坏一、稳定的概念稳定的定义(Stability)结构在荷载作用下产生某种特定变形，处于平衡状态。稳定性即是描述结构维持这种平衡状态的能力。稳定的平衡临界状态不稳定的平衡(屈曲Buckling)平衡状态3.1结构的整体失稳破坏二、失稳的类别1、平衡分岔失衡(BifurcationBuckling)完善的轴心受压构件，荷载到达A点后，图a的荷载-挠度曲线呈现了两个可能的平衡途径，直线AC和水平线AB(或AB’)，在同一点A出现了岔道，Pcr称为临界荷载(CriticalLoad)，由于在同一个荷载点出现了平衡分岔

4、现象，所以称为平衡分岔失稳。完善的(无缺陷的、挺直的)轴心受压构件，完善的在中面内受压平板的失稳，理想的受弯构件以及受压圆柱壳等的失稳都属于这类失衡。3.1结构的整体失稳破坏2、极值点失稳(ExtremePointBuckling)偏心受构件在荷载作用下的荷载-挠度曲线如图，在曲线的上升段OAB，构件的挠度随荷载而增加，处在稳定平衡状态；荷载继续增加，曲线出现下降段BC，表示维持平衡的条件是减小构件端部的压力，处于不稳定平衡状态。曲线极值点B标志了偏心受压构件在弯矩作用的平面内达到了极限状态。极值点失稳二、失稳的类别3.1结构的整体失稳破坏关于平衡分

5、岔失稳与极值点失稳的说明：在平衡分岔失稳中，失稳现象都是在理想条件下发生的，即构件无初始几何缺陷(InitialGeometricImperfection)，荷载无偏心(EccentricLoad)。实际的构件在受力之前都不可避免的存在初始缺陷，初始缺陷使构件的极限荷载有所降低。但是，对于具有稳定分岔失稳性质的构件，初始缺陷的影响很小，有些特殊情况，其极限荷载仍可能高于屈曲荷载。以实际的轴心受压构件为例，由于初始缺陷的存在，使其一旦受的荷载的作用，就会产生弯曲变形，它不会是理想的轴心受压，而是处于压弯状态。因而其失稳为极值点失稳，与极值点对应的荷载P

6、u才是实际的轴心受压构件的极限荷载。二、失稳的类别3.1结构的整体失稳破坏3、跃越失稳(Snap-throughBuckling)跃越失稳两端铰接较平坦的拱，在均布荷载q作用下产生挠度δ，其荷载-挠度曲线有稳定的上升段OA，但是达到曲线的最高点A时会突然跳跃到一个非邻近的具有很大变形的C点，拱顷刻下垂。虚线AB是不稳定的，BC段虽然是稳定的而且一直是上升的，但是结构已经破坏，不能被利用，与A点对应的荷载qcr即为坦拱的临界荷载，这种失稳称为跃越失稳。二、失稳的类别3.1结构的整体失稳破坏三、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

7、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。轴心受压构件的失稳形式3.1结构的整体失稳破坏2、整体性结构是由各个杆件组成为一个整体的，当一个杆件发生失稳变形后，它必然牵动与它连接的其他杆件。因此，杆件的稳定不能就某个杆件去孤立地分析，而应当考虑其他杆件对它的约束作用，这种约束作用是要从结构的整体分析来确定的，这即是结构稳定的整体性问题。刚架的失稳变形三、稳定问题的特点3.1结构的整体失稳破坏3、相关性不同失稳模式的耦

8、合作用；局部稳定和整体稳定的相关局部、整体稳定的相关弯扭屈曲三、稳定问题的特点3.1结构的整体失稳破坏4、