高等钢结构--张其林.ppt

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1、高等钢结构张其林2013年11月15日——杆系结构稳定理论72mx120m煤棚整体失稳河南安阳信益电子玻璃有限公司工地架脚手架河南省体育馆（九级风屋面破坏）山东兖州一厂房上海安亭镇某厂房福清市54m厂房金属拱型波纹屋面反对称失稳宁波北仑区小港镇一39.8m跨度厂房一、结构稳定问题的基本类型二、框架的稳定设计三、网壳的稳定设计四、钢结构构件的整体稳定设计五、普通钢结构构件的局部稳定（GB50017）六、冷弯型钢结构构件的局部稳定（GB50018）一、结构稳定问题的基本类型整体稳定问题：系统失稳局部稳定问题：系统中部分失稳整体稳定和局部稳定的相互作用框

2、架的稳定问题框架整体失稳——整体稳定问题框架中部分梁柱构件失稳——框架中的局部稳定、构件的整体稳定问题框架中部分梁柱构件中的板件失稳——局部稳定问题网壳的稳定问题网壳整体失稳——整体稳定问题网壳部分杆件失稳——网壳中的局部稳定、构件的整体稳定问题网壳中部分杆件中的板件失稳——局部稳定问题（一）屈曲现象及分析理论（二）计算长度概念（三）等效弯矩概念（四）GB50017关于框架计算的若干规定二、框架的稳定设计一阶线性分析分枝型屈曲分析弹性稳定问题二阶弹性分析弹性稳定问题二阶弹塑性分析弹塑性稳定问题（一）屈曲现象及分析理论强支撑对称失稳无支撑反对称

3、失稳弱支撑不对称失稳设计目的：外荷载≤Pu。设计方法：①对各荷载组合进行二阶弹塑性分析,根据可靠度理论考虑抗力分项系数。＃计算复杂，耗时，难以应用。＃抗力分项系数难以确定。②框架计算一般构件计算理想构件（理想内力+理想边界）＃杆端内力一阶线性分析＋等效弯矩系数＃构件长度分枝型屈曲分析得出计算长度理想构件＝等效弯矩＋计算长度＃计算设计简单易行＃通过考虑构件的抗力分项系数回避了结构整体的抗力分项系数。（二）计算长度概念1.基本概念原则：具有实际边界的构件和具有计算长度的理想边界构件的屈曲荷载相等。2.存在问题有侧移情况：无侧移情况：＃与荷载分布有关

4、；#首先失稳柱子的计算长度取值合理；#其他不失稳柱子为该柱提供了0∞的有利边界约束，但其计算长度取值不合理（例如：P=0时=∞）。假定同时失稳独立计算与荷载分布无关有侧移无侧移有侧移和无侧移框架计算长度确定的基本假定：①同列柱同时屈曲。②同一层各横梁段分大小相等，方向相反（无侧移）或方向相同（有侧移）。③屈曲时节点处产生的梁端不平衡力矩按节点处的线刚度正比例地分配给柱端。特点：排除了荷载与周边柱列刚度对本柱子屈曲的影响，大部分情况下偏于安全，某些情况下不安全。3.规范方法＃有侧移:m1=2,m2=∞,(m1=2～∞,m2=1.814～2.

5、694～∞)＃无侧移:m1=0.7,m2=1.0,(m1=0.7～∞,m2=1～∞)K=ib/icP2/P1121’2’0.010.21.97310.1382.3005.1430.63.0783.9741.03.7393.7390.10.21.7843.3921.7303.8670.62.1862.8221.02.6282.62810.21.2771.4651.1522.5770.61.2161.5701.01.3831.383对所有柱均采用计算长度系数进行设计才能保证结构安全！！无支撑的纯框架——有侧移框架强支撑框架——无侧移框架有支撑框

6、架弱支撑框架介于无侧移和有侧移框架之间分别为按无侧移框架和有侧移框架计算长度计算得到的轴压承载力。无支撑有侧移反对称弱支撑不对称强支撑无侧移对称无侧移多层刚架节点A、B的平衡方程：有侧移多层框架节点A、B弯矩和AB柱水平剪力平衡：无支撑的纯框架采用一阶内力分析时，计算长度按有侧移框架取用；采用二阶内力分析时，计算长度取1.0有支撑框架强支撑框架，计算长度按无侧移框架取用；弱支撑框架，柱子稳定系数插值取用：分别为用无侧移框架和有侧移框架计算长度系数得到的轴压杆稳定系数计算长度取值规定4、结论和问题第二类稳定问题的计算和分析必须采用考虑结构二阶效

7、应的理论方法。现行规范方法通过计算长度系数概念避免了结构的二阶分析，通过计算长度+一阶内力来进行框架柱和框架的稳定设计，对无支撑框架也允许按计算长度系数为1+二阶内力进行稳定设计。第二类稳定问题的计算：引入初始缺陷（规范通过假想力Hni考虑）+进行准确的二阶内力分析+验算截面强度（+挠度验算）。对于无支撑纯框架，规范为什么规定还应按计算长度系数为1计算稳定系数，再按公式进行验算？——P效应和P效应。当柱子仅采用一个单元进行计算时，相当于未考虑P效应及柱身缺陷，所以应按Perry公式计算截面强度，相当于取=1计算后进行构件验算。上式中，当

8、M=0时，构件轴力应满足计算长度系数等于1.0时的构件轴心受压稳定极限承载力的要求，即：计算得到e*，回代入式进行整理后可