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1、万方数据2013年7月第7期城市道桥与防洪科技研究299钢结构稳定问题综述张永康,高晓明(无锡市政设计研究院有限公司,江苏无锡214072)摘要:总结了钢结构设计中稳定问题的特点和分类,介绍了轴心受压构件及受弯构件整体稳定的计算方法和规范规定,有关经验可供相关专业人员参考。关键词:钢结构;轴心受压构件;受弯构件;整体稳定;局部稳定中国分类号:TU318文献标识码:A文章编号:1009—7716(2013)07—0299—050前言为了提高截面效率、充分发挥钢材的强度,钢结构一般做成薄壁结构,这使得钢结构在大跨方案
2、中有着极大的竞争力,但也带来了缺点:结构刚度小,稳定问题突出。稳定问题普遍存在于钢结构的设计中,在设计时必须认真考虑其稳定性。1钢结构稳定问题的特点钢结构的稳定问题具有整体性、多样性和相关性的特点。稳定问题与强度问题不同,它是~个变形问题。一个构件的变形大小取决于整个构件的刚度,而不是取决于某一特定截面,稳定问题是针对整个构件的。结构是由各个杆件组成的一个整体。当一个杆件发生失稳变形后,它必然牵动和它刚性连接的其他杆件。杆件的稳定性不能就某一根杆件去孤立地分析,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
3、结构的整体分析来确定的,这就是稳定的整体性问题。钢结构失稳,在形式上具有多样化特点。各种受力不同的杆件具有不同的失稳形式,受弯构件只发生弯扭失稳,而弯压构件则既可以有平面内收稿日期:2013—03—06作者简介:张永康(1987一),男,山东菏泽人,助理工程师,从事桥梁设计工作。的弯曲失稳,又可以有平面外的弯扭失稳;在桁架结构中除了其中受压的杆件外,连接杆件的节点板也存在失稳的问题;另外桁架和柱子组成的框架也有可能失稳等等,这些都是稳定问题多样化的表现。稳定的相关性,指的是不同失稳模式的耦合作用。例如,单轴对称的
4、轴心受压构件,当在对称平面外失稳时,是弯曲和扭转的相关屈曲。还有局部和整体稳定的相关,构件板的局部屈曲一般并不立刻导致整体构件丧失承载能力,但它对整体稳定临界力却有影响。对于存在缺陷的杆件来说,局部和整体之间相互影响更具有复杂性。2钢结构稳定问题的分类钢结构构件失稳的现象是丰富多彩的,主要包括轴心受压杆件的稳定、板件的稳定、受弯构件的稳定、压弯构件稳定。2.1轴心受压杆件的稳定轴心受压的理想直杆,当压力未超过一定限值时,构件保持平直,截面上只产生均匀的压应力。当压力达到限值时,构件会突然发生弯曲,由原来轴心受压的
5、平衡形式转变为与之相邻的但是带弯曲的新的平衡形式。此类失稳称为第一类失稳,可用图1中的曲线OAB来表示。理想的构件实际上是不存在的,轴心受压构件均存在初始偏心距,属于偏心受压构件。实际的轴心受压构件可121-138.【3】KuranishiS,YabukiT,Ultimatestrengthdesigncriteriafortwo-hingedsteelarchstructures,Proc.ofJSCEStructuralEng./EarthquakeEng.,1984,1(2):115-123.ofStruc
6、turalEngineering,1984。l10(9):2263—2274.【41YabukiT,KuranishiS'Out-of-planebehaviorofcirculararchesundersideloading,Proc.ofJSCE,1973,No.214:71—82.Eng./EarthquakeEng.,1987,4(1):141—149.【5】YabukiT,KuranishiS,In-planeultimatestrengthofdeck—typefixed—endarchbridges
7、,Proc.ofJSCEStructuralEng./EarthquakeEng.,1989,4(2):205—216.【6】YabukiT,KuranishiS,Evaluationofstabilitystrengthfordeck-typesteelarchbridges,StructuralEng./EarthquakeEng.,JSCE,1993,10(3):117s-127s.【7】程霄翔,异形钢管系杆拱桥稳定性与极限承载能力研究【D】.南京:东南大学,2010.【8】万鹏,大跨度钢拱桥极限承载力综合
8、三因素检算方法研究【D】.成都:西南交通大学,2005.【9】9谢旭,李辉,黄剑源,大跨度两铰钢拱桥面内稳定分析【J】.土木工程学报,2004,(08).万方数据300科技研究城市道桥与防洪2013年7月第7期用图1中的曲线OCD表示,此类失稳称为第二类失稳。图1受压杆件荷载-位移曲线2.2板件的稳定钢结构中的大型梁柱构件,通常都由板件焊接而成。为了用料经济,板件选用得宽
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