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

2、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

3、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

4、。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，Ultimatestrengthdesign

5、criteriafortwo-hingedsteelarchstructures，Proc．ofJSCEStructuralEng．／EarthquakeEng．，1984，1(2)：115-123．ofStructuralEngineering，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】Yabuk

6、iT，KuranishiS，In-planeultimatestrengthofdeck—typefixed—endarchbridges，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

7、京：东南大学，2010．【8】万鹏，大跨度钢拱桥极限承载力综合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