浅析结构失稳破坏.doc

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1、浅析结构失稳破坏浅析钢结构的失稳破坏土木丁程学院2008级王贤顺20080420426建筑结构破坏事故的发生，因失稳破坏者屡见不鲜。由于钢结构强度高，用它制成的构件比较细长，截血相对较小，组成构件的板件宽而薄，因而在荷载作用下容易失去稳定性。结构或压杆在压缩载荷或貝他特定载荷作用下,在某一位置保持平衡构形,当载荷小于一定的数值时，微小外界扰动使其偏离初始平衡构形，外界扰动除去后,构件仍能冋复到初始平衡构形，则称初始平衡是稳定的；当载荷人于一定的数值时,微小外界扰动使其偏离初始平衡构形，外界扰动除去后，构件不能冋复到初始平衡构形,则称初始平衡是不稳定的。不稳定的平衡构形在任一微小

2、的外界扰动下,都要转变为其他形武的平衡构形，这种过程称为失稳。失稳就是稳定性失效，也就是受力构件散失保持稳定平衡的能力，比如指结构或构件长细比(如构件长度和截血边长之比)过人而在不人的作用力下突然发生作用力平血外的极人变形而不能保持平衡的现象。失稳将导致构件失效，这种失效称为屈曲失效。由于屈曲失效往往具有突发性，常常会发生灾难性后果，因此研究结构的屈曲失效在工程设计中是非常重要的。稳定的平衡位置与不稳定的平衡位置之间的分界点称为临界点，临界点所对应的载荷称为临界载荷Per。随着丁程材料的发展,构件可以做得更精美，对深入研究和解决稳定问题更为重要，尤其是确定压杆或结构的临界载荷。

3、归纳起來，确定结构失稳的最小载荷，即是确定结构失稳的临界载荷;确定结构承载的最人极限值，也是确泄结构的临界载荷;确定结构的许可载荷是确定含有安全系数的临界载荷。工程设计屮静定结构的临界载荷的确定，只要是组成静定结构的构件之一失稳时，结构将失去平衡能力，此时的外载荷就是结构的临界载荷。静不定结构也叫超静定结构，它含有平衡要求之外的多余构件，称多余约定，当多余约束失稳时，结构仍具有承载能力，只有当最后的静定结构也失去平衡能力时，对应的载荷才是静不定结构的临界载荷。稳定性的计算欧拉公式：2EIPcr(1)2PerP稳定性条件maxlnst]式中压杆所受最人工作载荷压杆的临界压力压杆的

4、规定稳定安全系数1.结构失稳的分类1.1笫j类稳定问题或者具有平衡分岔的稳定问题（也叫分支点失稳）。完善玄杆轴心受压时的屈曲和完善平板屮血受压时的屈曲都属于这一-类。其特征是：当荷载逐渐增加时，结构原有的平衡形式被破坏了，并出现了与原平衡形式有本质区别的新的平衡形式，由稳定平衡转变为不稳定平衡，出现了稳定性的转变。分支点是平衡状态从稳定转变为不稳定的分界点。在分支点处所对应的荷载称为屈曲荷载或临界荷载C1.2第二类稳定问题或无平衡分岔的稳定问题（也叫极值点失稳）o由建筑钢材做成的偏心受压构件，在頰性发展到一定程度时丧失稳定的能力属于这一类。钢结构失稳分为整体失稳和局部失稳，相应

5、的钢结构的失稳事故分为整体失稳事故和局部失稳事故。2.整体失稳事故原因分析2.1设计错误设计错谍主要与设计人员的水平有关。女□，缺乏稳定概念;稳定验算公式错谋；只验算基木构件的稳定，忽视整体结构的稳定验算;计算简图及支廉约束与实际受力不符，设计安全储备过小等等。2.2工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。2.3临时支撑不足钢结构在安装过程屮，当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來维持安装过程屮的整体稳定性。若临时支撑设置不合理或者数量不

6、足，轻则会使部分构件丧失稳定，垂则造成整个结构在施T过程屮倒塌或倾覆。2.4使用不当结构竣工投入使用后，使用不当意外因索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。3.局部失稳事故原因分析局部失稳主要是针对构件而言，具失稳的后果虽然没有整体失稳严重，但对以下原因引起的失稳也应引起足够的重视。3.1设计错误设计人员忽视甚至不进行构件的局部稳定计算，或考验收方法错误，致使组成构件的各类板宽厚比和高度比人于规范限值。1.2构造不当通常在构件局部受集屮力的部位,原

7、则上应设置构造加劲肋。另外，为了保证构件在运转过程不变形也必须设置横隔、加劲肋等。但实际工程小，加劲肋数暈不足、构造不当的现象比较普遍。1.3原始缺陷原始缺陷包括钢材的负公差严重超规,制作过程屮焊接等工艺产生的局部鼓卅和波浪变形等。3.4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。有时构件内部过人的压应力将会导致构件在吊装过程小局部失稳。2.失稳事故的处理与防范钢结构失稳事故应以防范为主,丿应该遵守以下原则。2.1强化稳定设