钢结构稳定问题综述

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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