钢结构稳定性

钢结构的稳定性研究

王杨

（天津城市建设学院）

摘要：稳定问题一直是钢结构设计的关键问题之一,钢结构体系的广泛应用凸显了稳定问题研究的重要性和紧迫性。由于钢结构体系设计、建造以及使用当中存在着许多不确定性因素，所以引入可靠度分析必要的。本文对钢结构体系的稳定性问题进行了概括。

关键字：稳定性；钢结构体系；可靠性

一、钢结构体系稳定性研究现状

稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。

近二三十年来，高强度钢材的使用，施工技术的发展以及电子计算机的应用使钢结构体系的发展和广泛应用成为可能。钢结构体系的稳定性一直是国内外学者们关注的研究领域。经过几十年的研究，已取得不少研究成果。

迄今为止，对钢结构基本构件的理论问题的研究已较多，基于各种数值分析的稳定分析已较成熟。但对构件整体稳定和局部稳定的相互作用的理论和设计应用上还有待进行深入的研究。钢结构中的稳定问题是钢结构设计中以待解决的主要问题，一旦出现了钢结构的失稳事故，不但对经济造成严重的损失，而且会造成人员的伤亡，所以我们在钢结构设计中，一定要把握好这一关。目前，钢结构中出现过的失稳事故都是由于设计者的经验不足，对结构及构件的稳定性能不够清楚，对如何保证结构稳定缺少明确概念，造成一般性结构设计中不应有的薄弱环节。另一方面是由于新型结构的出现，如空间网架，网壳结构等，设计者对其如何设计还没有完全的了解。

由于结构失稳是网壳结构破坏的重要原因，所以网壳结构的稳定性是一个非常重要的问题，正确的进行网壳结构尤其是单层网壳结构的稳定性分析与设计是保证网壳的安全性的关键。国内学者关于网壳结构稳定性也进行了大量研究。在国外研究的基础上，通过精确化的理论表达式、合理的路径平衡跟踪技术及迭代策略，实现了复杂结构体系的几何非线性全过程分析，取得了规律性的成果。同时利用随机缺陷模态法和一致缺陷模态法两种方法，对网壳结构各种初始缺陷的影响进行研究，较好地描述了结构的实际承载过程。也有一些学者进行了实验方面的研究，对不同分析方法的有效性和精确性进行了说明。对网壳结构的动力失稳机理、稳定准则、动力后屈曲等问题进行了研究。对于象网壳结构这类缺陷性敏感结构在强风和地震作用下的动力稳定性研究，由于涉及稳定理论和震动理论，所以难度较大，目前研究成果还很有限。

大跨度网架拱结构作为一种新的大跨度结构，其稳定性方面的研究成果很少。非线性有限元理论对大跨度网架拱结构的稳定性进行了全过程跟踪，得出一些具有实际应用价值的结论。斜拉空间网格结构是一种新型的杂交空间结构，目前对其研究的深度和广度还很有限。斜拉单层网壳的稳定性需要进一步研究。已有研究将网架结构对柱子的支撑作用及网架结构对斜拉索在网架结构平面的约束简化为等效弹簧，对柱子的稳定性进行了研究，得出了一些有益的结论。预张拉结构体系也是目前应用越来越多的一种新型结构体系。这种体系的系统理论研究在很大程度上滞后于实际应用，特别是预张拉结构体系的稳定性的研究未引起足够重视，研究成果还十分有限。预张拉结构体系的初始平衡状态的稳定性必须引起足够的重视，预应力索结构体系在工作状态外荷载的作用下也可能发生失稳破坏，并对实际设计计算提出了两种方法-直接验算法和稳定设计法，结构的体系性质和结构稳定性判定方法进行了研究，

为进一步研究提供了一些理论指导。

另外，也有学者从整体稳定的角度对钢框架结构的稳定问题进行了研究，得出了一些有益的结论。

二、钢结构体系稳定性研究中存在的问题

钢结构体系稳定性研究虽然取得了一定的进展，但也存在一些不容忽视的问题：

1）目前在网壳结构稳定性的研究中，梁-柱单元理论已成为主要的研究工具。但梁-柱单元是否能真实反映网壳结构的受力状态还很难说，虽然有学者对梁-柱单元进行过修正。主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。

2）在大跨度结构设计中整体稳定与局部稳定的相互关系也是一个值得探讨的问题，目前大跨度结构设计中取一个统一的稳定安全系数，未反映整体稳定与局部稳定的关联性。

3）预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善，目前还没有一个完整合理的理论体系来分析预张拉结构体系的稳定性。

4）钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数、随机荷载输入这样一个格局范围，而在实际工程中，由于结构参数的不确定性，会引起结构响应的显著差异。所以应着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究考虑随机参数的穹顶网壳的稳定问题进行过有益的研究。

三、钢结构失稳的分类

1) 第一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）。完善直杆轴心受压时的屈曲和完善平板中面受压时的屈曲都属于这一类。

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）。由建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力，属于这一类。

3) 跃越失稳是一种不同于以上两种类型，它既无平衡分岔点，又无极值点，它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。

区分结构失稳类型的性质十分重要，这样才有可能正确估量结构的稳定承载力。随着稳定问题研究的逐步深入，上述分类看起来已经不够了。设计为轴心受压的构件，实际上总不免有一点初弯曲，荷载的作用点也难免有偏心。因此，我们要真正掌握这种构件的性能，就必须了解缺陷对它的影响，其他构件也都有个缺陷影响问题。另一方面就是深入对构件屈曲后性能的研究。

四、钢结构稳定设计特点

1）失稳和整体刚度：现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。

2）稳定性整体分析：杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体。稳定分析必须从整体着眼。3）稳定计算的其它特点：在弹性稳定计算中，除了需要考虑结构的整体性外，还有一些其他特点需要引起重视，首先要做的就是二阶分析，这种分析对柔性构件尤为重要，这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响，其次，普遍用于应力问题的迭加原理．在弹性稳定计算中不能应用。这是因为迭加原理的应用应以满足以下条件为前提：（1）材料服从虎克定律变成正比；

（2）结构的变形很小。

而弹性稳定计算一般均不能满足第（2）个条件，非弹性稳定计算则两个前提都不符合。

了解了一些在钢结构设计中应该明确的一些基本概念，有助于我们在设计中更好地处理稳定方面的问题，随着新型钢结构体系地不断发展，我们对稳定问题的研究要求也不断地提高，之所以在设计中出现结构失稳问题，另一个重要原因就是我们对新型结构稳定知之甚少，也就是目前钢结构稳定研究中存在的问题。

五、钢结构的可靠性研究

实际结构由于存在各种各样的随机缺陷的影响，与理想结构存在差异。对于缺陷敏感性结构，缺陷可能会造成结构稳定性的急剧下降，所以有必要考虑随机参数的影响，引入可靠度分析方法，进行稳定问题的可靠性研究。由于大跨度钢结构体系的可靠性研究涉及较多的力学和数学的知识，有一定难度，目前这方面的研究成果有限。对网壳结构的稳定性的可靠性分析和设计进行了详尽的研究、丰富了结构可靠度的理论和计算方法，并将其应用于工程结构的分析和设计，显示了良好的前景。

国内外学者对结构可靠度理论已经进行了较为深入的研究，在可靠度计算方法及复杂结构可靠度分析方面取得了很多研究成果。任何工程分析和设计的最终目的是使设计的结构在不同要求下满足不同的功能-安全性、使用性、耐久性由于不确定性的存在，就需要把这些不确定性加入工程设计中，从而产生了很多可靠度方法。为了估计结构可靠度，首先要解决相关荷载和抵抗力参数以及它们之间的函数关系。

目前用于结构可靠度分析的数值方法有：（1）蒙特卡罗模拟法（Monte Carlo Simulation）（包括高效的取样法和方差缩减技术）；（2）响应面法（Response Surface Method）（3）基于敏感性的分析方法（Sensitivity-based Approach）。

钢结构体系稳定性的可靠性研究方法：随机有限元法为刚结构体系稳定性的可靠性研究提供了强有力的分析手段，由于随机有限元能够考虑实际结构存在各种各样的随机性因素的影响，所以可以预计随机有限元法在这一研究领域将会有良好的应用前景。

钢结构的稳定性研究

王杨

结构工程

0702201

建筑钢结构整体稳定性分析

建筑钢结构整体稳定性分析 0 引言 建筑钢结构的应用越来越广泛，其稳定性和重量轻的特点为建筑整体的稳定性起到了促进作用，避免建筑物的倒塌等事故的发生，但是就现状来看，建筑钢结构的整体稳定性还存在着一定的问题，因此加强对钢结构的稳定性研究具有重要的现实意义。 1 建筑钢结构的概述 （1）建筑钢结构的优势。其一，抗震性高。在建筑工程中，选用钢结构是因为其自身的优势所在，由于钢材料的强度较高，另外还具有相对较强的可塑性和柔韧度，能够满足建筑工程的需要。再加上建筑钢结构的延展性比较好，对地震的抗御能力较高，当地震灾害发生时，钢结构具有一定的缓冲能力，其抗震性增加了建筑物的安全性；其二，钢结构的精确度较高。为了增强建筑物的稳定性，应选用精确度较高的材料，钢结构就具备这样的优势，因为它相对传统的钢筋混凝土结构具有较强的精确度。另外，钢结构还具有一定的可塑性和韧性，可以适用于大跨度的建筑。如果想要达到增强建筑物稳定性的目的，就应优先选用钢结构，它的应力幅度具有很强的弹性，而且这种钢建筑在受力的情况下，与工程建筑的力学计算方式相符合，被广

泛的应用；其三，建筑钢结构的施工过程较简单。建筑钢结构主要是由钢板、冷加工的薄型钢板或者是热轧型钢为材料制作而成的，不论是制作过程还是制作方法都相对较简单，这样就有力的缩短了建筑施工的周期和建筑施工所用的成本；（2）建筑钢结构的劣势。建筑钢结构在拥有一定优势的情况下，同时也存在着一定的不足，主要体现在钢结构的耐腐蚀性和抗火性相对较差，这些都隐藏着一定的危险，容易引发事故。除此之外，在建筑施工的过程中，通常选取强度较低的构件，这样就对建筑的整体稳定性造成了一定的限制。因为施工单位一味的注重稳定性，却忽视了强度的重要性，这样就造成了建筑材料的浪费，同时也造成了对建筑工程质量的不良影响。 2 建筑钢结构稳定性的概念 建筑钢结构的强度不够，或是失稳现象出现，都会对建筑结构造成一定的影响。建筑钢结构的稳定性与强度不同，由于建筑构件受到外部的重荷以及建筑结构内部的抵抗能力，在这期间存在着不稳定性，在施工的过程中，最重要的任务就是找到一个平衡的状态，从而减少钢结构损坏的现象出现。在建筑施工过程中，钢材的强度较高，在受到压力的情况下，为了在强度与稳定性之间找到平衡，取得最优的效果，往往都是选择了稳定性方面的要求，这样就导致了建筑钢结构的强度得不到很好的发挥。由此可见，在建筑钢结构的设计过程中，要注重对钢结构强度与稳定的界定，充分的了解对建筑物造成破坏的

钢结构稳定设计指南

钢结构稳定设计指南 钢结构失稳形式存在多样性外，还应了解下列四个方面的特点：(1)稳定问题要考虑构件及结构的整体作用；(2)稳定计算要按二阶分析进行；(3)考虑初始缺陷的极值稳定计算正在取代完善构件的分岔点稳定计算；(4)稳定性不仅通过计算来保证，还需要从结构方案布置和构造设计来配合。 关键字：钢结构稳定，轴心压杆，计算长度，受弯构件，框架稳定 一．钢结构稳定问题的待点 失稳形式存在多样性外，还应了解下列四个方面的特点：(1)稳定问题要考虑构件及结构的整体作用；(2)稳定计算要按二阶分析进行；(3)考虑初始缺陷的极值稳定计算正在取代完善构件的分岔点稳定计算；(4)稳定性不仅通过计算来保证，还需要从结构方案布置和构造设计来配合。 二．轴心压杆的稳定计算 (1)影响轴心压杆稳定承载力的最主要因素是残余应力，它是把稳定系数分成a、b、c三类的依据，残余压应力越大，位置距形心轴越远，值越低。 (2)轴心压杆不仅会发生弯曲失稳，也可能发生扭转失稳。在采用单轴对称截面时．需要特别注意扭转的不利作用。 (3)设计格构柱时，需要了解几何缺陷的不利影响和柱肢压缩对缀条的影响。 三．轴心压杆的计算长度 关于压杆计算长度的确定，需要明确以下几点： (1)确定杆系结构中的杆件计算长度时，应把它和对它起约束作用的构件一起作稳定分析。这是稳定性整体计算的一种简化方法。压杆一般不能依靠其他压杆对它的约束作用，除非两者的压力相差悬殊。 (2)节点连接的构造方式会影响杆件的稳定性能。因此，杆件计算长度和构造设计有密切联系。比如杆件在交叉点的拼接会影响它的出平面弯曲刚度并使计算长度增大。又如起减小计算长度作用的撑杆的连接有偏心，会降低它的有效性。 (3)塔架杆件的计算长度有不同于平面桁架(屋架)的特点．主杆和腹杆都各有其特殊之处。此外、塔架中单角钢杆件预期绕平行轴失稳时，需要考虑扭转的不利影响。 (4)桁架体系的支撑构件和塔架中的横隔构件都对杆件的计算长度有直接影响。确定桁架杆件出平面计算长度时，需要特别注意杆系的相互关系 四. 受弯构件的整体稳定

《钢结构基本原理》作业解答

《钢结构基本原理》作业 判断题 2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其 性能优于厚板。 正确错误 答案：正确 、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个1 .局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度 正确答案： 、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的20 摩擦力或设置抗剪键承受。 答案：正确 计算的剪力两者中的较、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式19 大值进行计算。 答案：正确 、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。18 答案：错误 、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则17 应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。 答案：正确 、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。16 答案：错误 .愈大，连接的承载力就愈高15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸 答案：错误 、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设14 计，而不是整体稳定控制设计。 答案：错误 、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，13 出现塑性铰时来建立的计算公式。

答案：错误 1． 12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。 原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。 答案：正确 11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间 的关系曲线。 答案：正确 10、由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算 中均采用净截面几何特征。 答案：错误 9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。 答案：正确 8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取 防潮和避雨措施。 答案：错误 7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1 级可以不在结构设计图纸中注明。 答案：错误 6、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工 硬化来提高钢材强度。（） 答案：错误 5、合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程 度。（） 答案：正确 4、钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项 系数设计表达式进行计算。（） 答案：正确 3、钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。（）答案：错误 一、名词解释

钢结构稳定性的分析

钢结构稳定性的分析 摘要：在钢结构设计中,稳定形设计是较为重要的一个环节。在各种类型的钢结构中，由于结构失稳造成的伤亡事故时有发生，凸显了稳定问题研究的重要性。本文从钢结构失稳的类型入手，阐述了钢结构稳定性的分析方法及稳定设计需要注意的问题。 关键词：钢结构稳定性分析 Abstract: Stable shape design is an important link in the steel structure design. In various types steel structure, casualties results from the structure instability, which highlights the importance of research on the stability. This article from the steel structure buckling type, elaborates the steel structure stability analysis method and some issues requiring attention in the stable design. Key words: steel structure; stability ; analysis 1 .前言 钢结构稳定分析是研究结构或构件的平衡状态是否稳定的问题。结构或构件的平衡状态有三种：1）稳定平衡：处于平衡位置的结构或构件,在任意微小外界扰动下,将偏离其平衡位置,当外界扰动除去以后,仍能自动回复到初始平衡位置时,称为稳定平衡。2）不稳定平衡：如果不能回复到初始平衡位置,则称为不稳定平衡。3）随遇平衡或中性平衡：如果受到扰动后不产生任何作用于该体系的力,因而当扰动除去以后,既不能回复到初始平衡位置又不继续增大偏离,则为随遇平衡或中性平衡。结构或构件由于平衡形式的不稳定性,从初始平衡位置转变到另一平衡位置,称为屈曲,或称为失稳。 钢结构稳定与强度有着显著区别。强度是指结构或者构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力是否超过材料的极限强度,因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性,对混凝土等脆性材料,可取它的最大强度,对钢材则取它的屈服点。稳定问题则与强度问题不同,它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态,即变形开始急剧增长的状态,从而设法避免进入该状态,因此,它是一个变形问题。如轴压柱，由于失稳，侧向扰度使柱增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可远远低于它的轴压强度。显然，，失稳是柱子破坏的主要原因，而非强度不够。 2 .钢结构失稳的分类 区分结构失稳类型的性质十分重要，这样才有可能正确估量结构的稳定承载力。钢结构的失稳按有无平衡分叉可分为两类： 2.1 第一类稳定问题—具有平衡分岔的失稳，也叫“分叉屈曲”。

钢结构稳定问题解析

钢结构稳定问题的综述 建筑与土木工程学院刘小伟学号：2111316139 摘要：总结了钢结构稳定问题的基本概念和类型，介绍了影响钢结构稳定的一些因素和稳定问题的计算方法、规范规定，并总结了钢结构稳定设计的设计原则和目前钢结构稳定问题研究中存在的问题特点。 关键词：钢结构稳定性原则类型 Abstract:Summarized the basic concept and type of stability problems of steel structure, introducing the standard calculation method.The influence of some factors and stability problems of steel structure stability of the regulation, and summarizing the design principle of stability design of steel structure and the present research of structure stability problems in steel. Keywords: Steel structure stability principle type 1、引言 随着我国钢铁工业的快速发展，又由于钢结构的诸多优点，所以这种被认为绿色环保型产品的钢结构，是建筑的发展方向。但由于钢比混凝土的抗压强度高20多倍，因此设计的承担相同受力功能的钢构件与混凝土构件相比，具有截面尺寸小、构件细长等特点，在对于受压、受弯等存在受压区的钢构件处理不当时，就很可能出现失稳现象。因此为了提高截面效率、充分发挥钢材的强度，钢结构一般做成

2017,钢结构理论与设计120题

随堂练习提交截止时间：2017-12-15 23:59:59 当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对8题。 1. 钢结构的抗震及抗动力荷载性能好是因为（） A．制造工厂化 B．密闭性好 C．自重轻、质地均匀，具有较好的延性 D．具有一定的耐热性 参考答案：C 2. 下列钢结构的特点说法错误的是( ) A．钢结构绿色环保 B．钢结构施工质量好，工期短 C．钢结构强度高、自重轻 D．钢结构耐腐蚀、耐热防火 参考答案：D 3. 大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（） A．密闭性好 B．自重轻 C．制造工厂化 D．便于拆装 参考答案：B 4. 多层住宅、办公楼主要应用了（） A．厂房钢结构 B．高耸度钢结构 C．轻型钢结构 D．高层钢结构 参考答案：C 5. 钢结构设计内容正确的顺序是（）。 A．确定选定的钢材牌号―结构选型和结构布置―确定荷载并进行内力计算―构件截面设计―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 B．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―确定荷载并进行内力计算―构件截面设计―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 C．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―构件截面设计―确定荷载并进行内力计算―构件链接设计―绘制施工图，编制材料表 D．结构选型和结构布置―确定选定的钢材牌号―构件截面设计―构件链接设计―确定荷载并进行内力计算―绘制施工图，编制材料表 参考答案：B 6. 钢结构设计用到的规范是( ) A．《建筑结构荷载规范》 B．《钢结构设计规范》 C．《钢结构工程施工质量验收规范》 D．以上有需要

参考答案：D 7. 钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的？（） A．冷弯试验 B．单向拉伸试验 C．冲击韧性试验 D．疲劳试验 参考答案：B 8. 钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是（）时的力学性能指标 A．承受剪切 B．单向拉伸 C．承受弯曲 D．两向和三向受力 参考答案：B 9. 钢材的伸长率δ用来反应材料的（） A．承载能力 B．弹性变形能力 C．塑性变形能力 D．抗冲击荷载能力参考答案：C 10. 下列是钢的有益元素的是（） A. 锰 B 硫 C 磷 D 氢 参考答案：A 11. 下列是不影响钢材性能的钢材生产过程（） A. 炉种 B 浇筑前的脱氧 C 钢的轧制 D 钢筋的调直 参考答案：D 12. 复杂应力状态下钢材的屈服条件一般借助材料力学中的第（）强度理论得出。 A. 一 B 二 C 三 D 四 参考答案：D 13. 下列是钢材塑性破坏特征的是（） A. 破坏前的变形很小，破坏系突然发生，事先无警告，因而危险性大 B 破坏时的应力常小于钢材的屈服强度fy C 断口平直，呈有光泽的晶粒状 D 构件断裂发生在应力到达钢材的抗拉强度fu时 参考答案：D 14. 下列防止钢材脆断的措施中错误的是（） A. 焊接结构，特别是低温地区，注意焊缝的正确布置和质量 B 选用厚大的钢材

钢结构的-稳定性验算

第七章 稳定性验算 整体稳定问题的实质：由稳定状态到不能保持整体的不稳定状态；有一个很小的干扰力，结构的变形即迅速增大，结构中出现很大的偏心力，产生很大的弯矩，截面应力增加很多，最终使结构丧失承载能力。 注意：截面中存在压应力，就有稳定问题存在！如：轴心受压构件（全截面压应力）、梁（部分压应力）、偏心受压构件（部分压应力）。 局部稳定问题的实质：组成截面的板件尺寸很大，厚度又相对很薄，可能在构件发生整体失稳前，各自先发生屈曲，即板件偏离原来的平衡位置发生波状鼓曲，部分板件因局部屈曲退出受力，使其他板件受力增加，截面可能变为不对称，导致构件较早地丧失承载力。 注意：热轧型钢不必验算局部稳定！ 第一节 轴心受压构件的整体稳定和局部稳定 一、轴心受压构件的整体稳定 注意：轴心受拉构件不用计算整体稳定和局部稳定！ 轴心受压构件往往发生整体失稳现象，而且是突然地发生，危害较大。构件由直杆的稳定状态到不能保持整体的不稳定状态；有一个很小的干扰力，结构的弯曲变形即迅速增大，结构中出现很大的偏心力，产生很大的弯矩，截面应力增加很多，最终使结构丧失承载能力。这种现象就叫做构件的弯曲失稳或弯曲屈曲。不同的截面形式，会发生不同的屈曲形式：工字形、箱形可能发生弯曲屈曲，十字形可能发生扭转屈曲；单轴对称的截面如T 形、Π形、角钢可能发生弯曲扭转屈曲；工程上认为构件的截面尺寸较厚，主要发生弯曲屈曲。 弹性理想轴心受压构件两端铰接的临界力叫做欧拉临界力： 2222//λππEA l EI N cr == (7-1) 推导如下：临界状态下：微弯时截面C 处的内外力矩平衡方程为：

0/22=+Ny dz y EId (7-2) 令EI N k /2 =，则： 0/222=+y k dz y d (7-3) 解得： kz B kz A y cos sin += (7-4) 边界条件为：z=0和l 处y=0； 则B=0，Asinkl=0，微弯时πn kl kl A ==∴≠,0sin 0 最小临界力时取n=1，l k /π=, 故 2222//λππEA l EI N cr == (7-5) 其它支承情况时欧拉临界力为： 2222/)/(λπμπEA l EI N cr == (7-6) 欧拉临界应力为： 22/λπσE cr = (7-7) 实际上轴心受压杆件存在着各种缺陷：残余应力、初始弯曲、初始偏心等。此时的极限承载力N u ， y u Af N /=?叫整体稳定系数。 残余应力的分布：见P104、P157，残余应力的存在使构件受力时过早地进入了弹塑性受力状态，使屈曲时截面抗弯刚度减小，导致稳定承载能力降低，降低了构件的临界应力。 令k=b e /b; 则 2 3222/;/y cr x cr Ek Ek λπσλπσ== (7-8) 所以残余应力对绕弱轴的临界应力的降低影响要比对绕强轴的要大。 初始弯曲、初始偏心使理想轴心受压构件变成偏心受压构件，使稳定从平衡分枝（第一类稳定）问题变成极值点（第二类稳定）问题，均降低了构件的临界应力。 我国规范考虑残余应力、1000/l 的初弯曲、未计入初偏心，采用极限承载力理论进行计算，用计算得到的96条柱子曲线（最后分成3组）表达，同时用表和公式的形式给出?λ-的关系。见P162图5-17。

建筑钢结构的稳定性设计综述

建筑钢结构的稳定性设计综述 摘要：建筑钢结构设计不但施工工艺简单，质量轻，而且还具有很高的强度， 但同时钢结构本身也存在一定的不稳定性，在外力干扰作用下，极易发生结构失稳，从而对建筑结构的平衡力和结构产生一定负面影响，一旦结构出现变形，必 然会对钢结构寿命和正常使用造成一定负面影响，从而增加工程事故发生概率。 为了有效改善此情况，有必要进一步分析和研究能够提高建筑钢结构设计稳定性 的设计方法，从而大大提升建筑钢结构的稳定性性能。 关键词：钢结构；稳定性；设计 前言：稳定性是钢结构设计的重要环节。一旦无法保证稳定性，对于这座建 筑而言，将失去它的意义。在建筑钢结构设计中，稳定性的考虑是最基本的问题，假设得到不妥善处理，必然会影响建筑的稳定性。在混凝土钢结构设计中，应先 对钢结构进行计算，再进行验算，以避免钢结构的失稳。为了克服这些困难，保 证建筑结构的性能，目前钢结构稳定设计中存在的缺陷主要集中在钢结构对稳定 性的影响上。 1建筑钢结构概述 1.1建筑钢结构的优点 由于建筑钢结构是一种能保证建设工程稳定的结构，它起着支撑作用，并具 有一定的抗震效果，其塑性和强度都比较强。在发生地震时，钢结构具有一定的 缓冲作用，减少了地震对房屋的破坏，提高了建筑物的安全性。建筑钢结构支撑 着整个建筑物，建筑钢的材料具要比钢筋混凝土材料要精确的多，所以会有部分 人在建筑工程项目中选择使用建筑钢结构。钢结构的可塑性也比较强，钢结构适 用于各种跨度比较大的建筑，较强的可塑性，导致建筑钢结构在受力过程中更加 的合适。而建筑钢结构的施工方法相对简单，建筑钢结构由钢板组成，钢板的生 产工艺也非常简单，大大缩短了施工周期。 1.2建筑钢结构存在的不足 建筑钢结构在建筑工程中的应用还存在一些不足。与其他建筑材料相比，钢 结构的耐腐蚀性和耐火性相对较低。如果有腐蚀性的东西，结构就会损坏。而且，如果发生火灾，房子很容易着火。危险和安全隐患很多。这些情况都不利于房屋 的质量安全。在实际的施工过程中，很多的建筑项目会选择一些强度比较低的钢 结构，这样就会导致建筑项目在施工过程中出现各种各样的问题。 2钢结构稳定设计中的几个问题 2.1结构完整性的影响 在钢结构设计稳定性分析过程中，设计者需要有一种全局感，从整体建筑的 角度考虑钢结构的整体性，充分考虑构件本身的特点。随着数据信息运用效率的 提升，分析钢结构设计中整体刚度、失稳问题的时候常常以临界压力求解法、折 减系数等方式，计算出轴心杆的稳定性。同时弹性稳定性设计也是钢结构设计中 的重要内容，在计算的过程中不仅仅要考虑钢结构本身的稳定性，还要做二阶分析。主要是因为结构内力被建筑结构中部分柔性构件变形量而影响，最后发生变化。对于应力叠加问题，设计人员应充分考虑。由于弹性稳定计算和结构变形关 系分析非常复杂，目前在弹性稳定计算中还没有得到广泛的应用。 2.2不确定因素分析 钢结构设计的稳定性会受到许多不确定因素的影响，主要表现在物理、几何 和力学方面。在结构设计中，涉及到材料、截面面积、构件尺寸、应力等诸多因

钢结构整体稳定性

在钢结构的可能破坏形式中，属于失稳破坏的形式包括：结构和构件的整体失稳；结构和构件的局部失稳。钢结构和构件的整体稳定，因结构形式的不同、截面形式的不同和受力状态的不同，可以有各种形式。轴心受压构件是工程结构中的基本构件之一。其形式分为实腹式轴心受压构件和格式轴心受压构件。在工程结构中，整体稳定通常控制着轴心受压构件的承载力，因为构件丧失整体稳定性常常是突发性的，易造成严重后果，所以应加以特别重视。对于钢构件轴心压杆承载力的极限状态是丧失稳定。轴心压杆整体失稳可能是弯曲屈曲、扭转屈曲、也可能是弯扭屈曲。 1、轴心压杆整体失稳形式 一根完全弹性的材料和无缺陷的轴心压杆，达到承载力的极限状态时，究竟呈弯曲屈曲、扭转屈曲、还是弯扭屈曲，要看它的材料和截面抗弯刚度EI、杆约束扭转刚度、杆自由扭转刚度GJ以及长度L的大小。 1.1弯曲失稳 对于截面没有削弱的双轴对称工字形等截面轴心受压构件，在承受较小压力Ⅳ时，构件可保持顺直。若遇到干扰力使其产生微小变形，在干扰力去掉后，构件将恢复其直线状态。当Ⅳ增加到一定大小后，该平衡状态则会转为不稳定平衡，亦即此时若有干扰力使其发生微变，则干扰力去掉后，构件任保持微弯状态。这时如果压力Ⅳ再稍加，则弯曲变形就会迅速增大而使构件丧失承载能力。这种现象称为构件的弯曲失稳或弯曲屈曲。 1.2扭转失稳 某些抗扭刚度较弱的十字截面和z形截面等轴心受压构件，当Ⅳ达到某一临界值时，构件将发生微扭变形。同样，若N再稍微增加，则扭转变形迅速增大而使构件丧失承载能力。这种现象称为扭转屈曲或扭转失稳。 1.3弯扭失稳 当构件的截面为单轴对称时，可能会发生绕非对称轴弯曲屈曲，也可能会发生绕对称轴弯曲变形并同时伴随有扭转变形的屈曲，这称为弯曲扭转屈曲或弯曲扭转失稳，简称弯扭屈曲或弯扭失稳。 2、考虑各种缺陷时的临界应力 实际工程中钢轴心压杆是弹塑性材料，但理想的轴心压杆并不存在，钢构件

钢结构强度稳定性计算书

钢结构强度稳定性计算书 计算依据： 1、《钢结构设计规范》GB50017-2003 一、构件受力类别： 轴心受压构件。 二、强度验算： 1、轴心受压构件的强度，可按下式计算： σ = N/A n≤ f 式中N──轴心压力,取N= 10 kN； A n──净截面面积,取A n= 298 mm2； 轴心受压构件的强度σ= N / A n = 10×103 / 298 = 33.557 N/mm2； f──钢材的抗压强度设计值，取f= 205 N/mm2； 由于轴心受压构件强度σ= 33.557 N/mm2≤承载力设计值f=205 N/mm2,故满足要求！ 2、摩擦型高强螺栓连接处的强度，按下面两式计算，取最大值： σ = (1-0.5n1/n)N/A n≤ f 式中N──轴心压力,取N= 10 kN； A n──净截面面积,取A n= 298 mm2； f──钢材的抗压强度设计值，取f= 205 N/mm2； n──在节点或拼接处，构件一端连接的高强螺栓数目,取n = 4； n1──所计算截面(最外列螺栓处)上高强螺栓数目；取n1 = 2； σ= (1-0.5×n1/n)×N/A n=(1-0.5×2/4)×10×103/298=25.168 N/mm2； σ = N/A ≤ f 式中N──轴心压力,取N= 10 kN； A──构件的毛截面面积，取A= 354 mm2； σ=N/A=10×103/354=28.249 N/mm2； 由于计算的最大强度σmax = 28.249 N/mm2≤承载力设计值=205 N/mm2,故满足要求！ 3、轴心受压构件的稳定性按下式计算： N/φA n≤ f

钢结构设计的稳定性原则与设计要点

钢结构设计的稳定性原则与设计要点 作者：马云龙 来源：《科学与财富》2020年第26期 摘要：钢结构作为建筑设计中一种主要的建造形式，目前，在大型厂房、桥梁、高层建筑物设计中被广泛应用。钢结构所采用的建筑钢材具有防变形、耐腐蚀、抗震以及符合环保要求等众多优点，因此能够在建筑设计领域得到广泛的应用。建筑工程采用钢结构时，其结构稳定性作为一个至关重要的指标，直接决定了建筑物的质量和使用寿命。本文结合笔者多年的建筑设计经验对建筑工程钢结构的稳定性展开讨论，已对相应问题提供参考。 关键词：建筑;钢结构;稳定性 0.;;; 前言 在建筑工程技术漫长的发展历程中，钢结构占据重要地位，目前，作为一种主流的建筑结构形式，被广泛应用于各类建筑设计中，尤其是在厂房、桥梁、机场、剧院、超高层等大型建筑结构中。在上世纪，由于钢材冶炼技术并不发达，建筑用钢材含碳量较高，其韧性和耐腐蚀性等缺点使得钢结构在建筑设计领域并不受重视，一度被边缘化，几乎淘汰。近年来，随着金属冶炼科技的不断进步，高强度、高韧性、耐腐蚀的建筑用钢材被广泛生产，钢结构又重新受到建筑设计师的青睐，被越来越多地使用在各种工程建造中，在减轻建筑物总体结构重量，提高建筑物整体安全性方面起到了积极作用。[1]随着建筑技术的不断发展，钢结构的使用也越来越广泛，各种复杂的使用条件对其稳定性提出了严峻的考验，本文将详细分析钢结构稳定性的设计在建筑工程使用的要点和原则，并总结相关经验教训。 1.;;; 钢结构的概念 钢结构顾名思义就是以钢材作为结构搭建的主要原材料，通过钢梁、钢板、钢柱等不同的钢制组件，采用焊接、铆接等连接手段进行拼接组装，进行大型建筑物搭建的建筑结构类型。钢结构以各类钢材作为主要材料，与普通混凝土等建筑材料不同，钢材具有重量轻，韧性强等特点，能够承受更大的力，因此在大中型建筑物设计中经常采用钢结构设计。钢结构构造稳定，不易变形，能够为建筑物提供良好的安全稳定性。但是，在某些特殊情况下也有可能出现钢结构失稳的情况，常见的有以下两种情况：一种是过大的压力直接作用在受力平衡点上，造成结构整体受力不均导致失稳。[2]另一种是钢结构构件由于长期使用，导致内部结构发生金属疲劳等问题，内部结构失去支撑作用，导致整体结构失稳。在进行钢结构设计之前，有必要明确这种结构的稳定性特点，才能在设计过程中有的放矢，避免结构弱点，发挥钢结构的优势，使得建筑物中的钢结构发挥更好的作用。 2.;;; 钢结构提高设计稳定性的原则

钢结构的稳定性

钢结构的稳定可分为结构整体的稳定和构件本身的稳定两种情况。 结构整体的稳定，在结构的纵向，主要依靠结构的支撑系统来保证，如钢柱的柱间支撑，钢屋架的上、下弦水平支撑和垂直支撑等。计算时主要考虑支撑系统能可靠地传递结构纵向的水平荷载（风荷载、地震荷载、厂房吊车荷载等）。在结构的横向，主要依靠结构自身（框架或排架）的刚度来保证，计算时主要要考虑结构自身能可靠地传递结构横向的水平荷载。 构件本身的稳定主要由构件组成部份的自身刚度来保证。计算时要保证构件本身及其组成部份（杆件或板件）在荷载作用下不发生屈曲而丧失稳定（这种情况主要发生在受压或压弯构件上）。在实际计算中，一般是用稳定系数来限制钢材的设计强度。使构件中的最大应力不大于钢材的设计强度乘以稳定系数后的值。这样的公式在钢结构的受压和受弯的计算公式中均可见到。 稳定系数是个主要与构件的长细比（杆件）或高厚比（板件）有关的系数，控制了长细

比和高厚比也就等于控制了构件的稳定。 所以说，构件本身的稳定因素主要是构件的计算长度和截面特性，包括平面内和平面外的两个方向。当然，还应该包括材料的强度和应力的大小。 对钢管的强度和稳定性（整体稳定性）都有影响，当钢管受拉时，其破坏是强度破坏，它能承受的轴向拉力设计值为：N=A*f，其中：A是钢管的截面面积，f是钢材的强度设计值，由于钢管壁厚的减小，必然导致钢管截面面积的减小，从而导致钢管承受的轴向拉力值的减小。当钢管受压时，其破坏是稳定性破坏，它能承受的压力设计值为：N=φ*f*A，其中：φ是钢管的整体稳定系数，可以根据它的长细比由钢结构设计规范的附表查到，长细比的计算公式是：λ=l/i，l 是它的计算长度，i是截面的回转半径，由于钢管壁厚的减小，必然导致i的减小，因为i=sqrt（I/A），这里的I是钢管的截面惯性矩，A为截面面积，所以由于壁厚的减小，导致了长细比的增大，从而导致了稳定系数φ的减小，最终导致了稳定承载力设计值的

钢结构的失稳及稳定性设计

2012.05 93 施工技术 摘要：稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成巨大的损失。本文对钢结构失稳分类和失稳问题分析方法进行了总结，并对钢结构的稳定性设计原则和设计中存在的问题进行了探讨。 关键词：钢结构；设计；稳定性；存在问题引言 随着我国国民经济的快速发展以及建筑水平的不断提高，出现了大量的高层建筑物或构筑物，钢结构也被越来越多的设计者运用。钢结构与钢筋混凝土结构相比，具有截面轮廓尺寸小、强度高、自重轻等特点。但对于因受压、受弯和受剪等存在受压区的构件或板件，如果技术上处理不当，可能使钢结构出现失稳，一旦出现失稳事故将造成巨大的损失。因此，稳定问题是钢结构的突出问题，分析钢结构设计中的稳定性问题，研究钢结构的加固方法十分必要。 1 钢结构失稳的分类 钢结构的稳定问题主要是指在外荷载的作用下，整个钢结构是否发生屈曲或失稳现象。正确的区分钢结构的失稳类型，可以更好的评价结构或构件的稳定承载能力。钢结构的失稳现象是多种多样 的，从性质上可分为三类。 1.1 平衡分岔失稳(分支点失稳)完善的（即无缺陷、挺直的）轴心受压构件其端部受到的荷载压力P未达到某一限值时，仍能保持挺直的稳定平衡状态，构建截面承受的压应力是均匀的，沿构建的轴线也只产生相应的压缩变形，当构建截面承受的压力达到或超过一定限值时，构建会突然发生弯曲，导致原来的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，这就是平衡分岔失稳。这一过程可用图1中的荷载—侧移曲线OAB 来表示。 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。完善的（即无缺陷、挺直）轴心受压构件和完善的在中面内受压平板的失稳都属于平衡分岔失稳问题，属于这一类的还有理想的受弯构件以及受压的圆柱壳等的失稳。 1.2 无平衡分岔失稳(极值点失稳) 极值点失稳是指建筑钢材做成的偏心受压构件在塑性发展到一定程度时丧失了稳定的能力，发生失稳时的荷载值Pu 就是构件的实际极限荷载(图1中C 点)，这类的平衡状态是渐变的，与平衡分岔失稳具有本质的区别。 1.3 跃越失稳 如图2所示的两端铰接较平坦的拱结构，在均布荷载q的作用下有挠度w，其荷载曲线也有稳定的上升段OA，但是达到曲线最高点A 时会突然跳跃到一个非邻近的具有很大变形的C 点，拱结构顷刻下垂。在荷载挠度曲线上，虚线AB 是不稳定的，BC 段是稳定的而且保持上升趋势，但是因为结构已经被破坏，固不能被利用。由此可以看出跃越失稳不存在平衡分岔点，也没有极值点，是失稳发生后又跳跃到另一个稳定的平衡状态。 2 钢结构稳定设计的原则 为了更好的保证钢结构稳定设计中构件的稳定性，实际设计时必须遵守以下三项原则。 2.1 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求 目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。 2.2 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致目前设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。 2.3 满足构件的稳定计算必须与设计结构的细部构造保持一致在钢结构的设计中，要使得构造设计和结构计算相互匹配。设计者要区分某些节点的连接是否传递弯矩，从而针对性的赋予其足够的柔度和强度。设计者注意构件细部的设计与处理，如设计桁架节点时，要注意减少杆件偏心的问题等。 3 钢结构稳定性设计中存在的问题 虽然钢结构稳定设计的理论和方法在逐步完善，但在实际设计过程中仍然存在着一些问题，这些问题处理不好对钢结构的稳定性同样会造成很大的影响。 3.1 忽视钢结构材料的缺陷而导致的计算出现误差在钢结构的实际设计和计算过程中，为了方便计算，一般把钢材按照完全弹性材料做一阶分析，但是实际中使用的钢材为弹塑性材料，设计中对钢材客观存在的缺陷（如残余应力、初弯曲、初偏心等）没有重视，从而导致稳定计算和现实结构的稳定承载能力出现偏差。 3.2 钢结构稳定性研究中存在随机因素的影响 钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结 钢结构的失稳分析及稳定性设计探讨 王炳宇 延安大学西安创新学院建工系 转下页

钢结构习题答案

第3章 连接 1、试计算题1图所示角焊缝连接的焊脚尺寸。已知：连接承受静力荷载设计值300P kN =， 240N kN =，钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2 160w f f N mm =，设计算焊缝长度为实际焊缝 长度减去10m m 。 2、计算如2题图所示角焊缝连接能承受的最大静力设计荷载P 。已知：钢材为Q235BF ，焊条为E43型，2 /160mm N f w f =，考虑到起灭弧缺陷，每条角焊缝计算长度取为mm 290。 2 解：120 P 5 3M ,P 5 3V ,P 54N ?= == p 33.0290 67.0210 p 54 A N 3 e N =????= = σ p 25.0290 67.0210 p 53A N 3 e N =????= = τ p 61.0290 67.06 1210 120p 53 W M 2 3 f M =???? ??== σ 题2图 题1图 1

2 w f 2 22 V 2M N mm /N 160f ) P 25.0()22 .1P 61.0P 33.0( ) ()22 .1( =≤++=τ+σ +σ kN 5.197P ≤ 3、图示角焊缝连接，承受外力kN N 500=的静载，mm h f 8=，2 160mm N f w f =，没有 采用引弧板，验算该连接的承载力。 3 解：400, 300x y N kN N kN == 2 3 65.90) 82410(87.0210 400mm N l h N w e x f =?-????= = ∑σ 2 3 98.67)82410(87.0210 300mm N l h N w e y f =?-????= = ∑ τ w f f f f f mm N ≤=+=+2 2 222 7.10098 .67)22 .165.90()( τβ σ 4、计算图示角焊缝连接中的f h 。已知承受动荷载，钢材为Q235-BF ，焊条为E43型，2 160mm N f w f =，偏离焊缝形心的两个力kN F 1801=，kN F 2402=，图中尺寸单位：mm ，有 引弧板。 4解：将外力1F ，2F 移向焊缝形心O ，得： 题3图

钢结构设计中稳定性分析

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/ae6718368.html, 钢结构设计中稳定性分析 作者：潘秋生 来源：《中国建筑金属结构·下半月》2013年第07期 摘要：钢结构优于钢筋混凝土结构的特点是工程成本更低，抗震强度更高、空间更加节省。在高强度的钢材得到广泛应用，建筑施工技术取得更大发展，电子计算机技术得到普及应用的今天，钢结构体系具备了广泛推广应用的所有条件。在钢结构得到普及和发展的同时，也暴露出更多的设计方面的问题，其中一个突出的问题便是稳定性。 关键词：钢结构；设计；稳定性 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0020-02 1 钢结构稳定性的相关概念 1.1 稳定性的概念与分类 这里的稳定性问题指的是建筑结构在外界的扰动之下恢复至初始的平衡状态的能力。与稳定相对的是失稳，失稳指的是建筑结构或建筑构件在外界的扰动下从初始的平衡位置移动至另外一个平衡位置。失稳可分成三种类型，第一种类型是指具有平衡分岔的稳定问题，也称之为分支点失稳，这是指直杆、圆环和窄梁的轴心受到压力可能出现的分支点失稳现象。第二种类型指的是无平衡分岔的稳定问题，或称之为极值点失稳，极值点失稳现象在建筑结构中十分普遍，在建筑实际当中，常将极值点失稳变换成分支点失稳进行处理。第三种类型是跃越失稳，这种失稳类型不同于上述两种类型，跃越失稳是指在一种平衡状态受到破坏后直接进入到另外一种平衡状态。 1.2 钢结构稳定相关的影响因素 将钢结构稳定相关的影响因素划分为三种类型。 1.2.1 结构体系内的影响因素 主要包括结构不可缺少的支撑系统，例如钢柱间的支撑，再如钢屋架上弦水平支持与下弦水平支撑，还有垂直支撑等支持系统。 1.2.2 构件本身的影响因素 这是指构件的长度与截面的数值特性，其中包括平面内和平面外的两个方向，此外还有材料具有的强度性和应力特征。

钢结构失稳

钢结构失稳 1、引言 稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。现代工程史上不乏因失稳而造成的钢结构事故，其中影响最大的是1907年加拿大魁北克一座大桥在施工中破坏，9000吨钢结构全部坠入河中，桥上施工的人员75人遇难。破坏是由于悬臂的受压下弦失稳造成的。而美国哈特福特城的体育馆网架结构，平面92m×110m,突然于1978年破坏而落地，破坏起因可能是压杆屈曲。以及1988 年加拿大一停车场的屋盖结构塌落，1985年土耳其某体育场看台屋盖塌落，这两次事故都和没有设置适当的文撑有关 [1]。在我国1988年也曾发生l3.2 ×l7.99m网架因腹杆稳定位不足而在施工过程中塌落的事故。从上可以看出，钢结构中的稳定问题是钢结构设计中以待解决的主要问题，一旦出现了钢结构的失稳事故，不但对经济造成严重的损失，而且会造成人员的伤亡，所以我们在钢结构设计中，一定要把握好这一关。目前，钢结构中出现过的失稳事故都是由于设计者的经验不足，对结构及构件的稳定性能不够清楚，对如何保证结构稳定缺少明确概念，造成一般性结构设计中不应有的薄弱环节。另一方面是由于新型结构的出现，如空间网架，网壳结构等，设计者对其如何设计还没有完全的了解。本文针对这些问题提出了在设计中应该明确在钢结构稳定设计中的一些基本概念，以及对新型钢结构稳定性研究应该了解的一些问题并且应该懂得如何解决这些问题。只有这样我们在设计中才能更好处理钢结构稳定问题。 2、钢结构稳定设计的基本概念 2.1 强度与稳定的区别[2] 强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度，因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性，对混凝土等脆性材料，可取它的最大强度，对钢材则常取它的屈服点。稳定问题则与强度问题不同，它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，从而设法避免进入该状态，因此，它是一个变形问题。如轴压柱，由于失稳，侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然，轴压强度不是柱子破坏的主要原因。 2.2钢结构失稳的分类[1] (1)第一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）。完善直杆轴心受压时的屈曲和完善平板中面受压时的屈曲都属于这一类。 (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）。由建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力，属于这一类。

谈钢结构设计中整体稳定和局部稳定

谈钢结构设计中整体稳定和局部稳定 发表时间：2019-08-06T15:57:02.530Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：余晓红 [导读] 摘要：建筑行业在发展过程中，规模比较大，所使用的钢结构应用比较广泛，钢结构构件的稳定性直接影响整个建筑结构的安全，所以在建筑设计过程中需要稳定钢结构，实现整体建筑符合施工标准，但是钢结构在使用过程中自身存在不稳定性，容易出现安全事故，所以本文主要研究钢结构在使用过程中，使用一定方式提升整体以及局部的稳定性，提升建筑质量。 哈密建筑勘察设计院有限责任公司新疆哈密 839000 摘要：建筑行业在发展过程中，规模比较大，所使用的钢结构应用比较广泛，钢结构构件的稳定性直接影响整个建筑结构的安全，所以在建筑设计过程中需要稳定钢结构，实现整体建筑符合施工标准，但是钢结构在使用过程中自身存在不稳定性，容易出现安全事故，所以本文主要研究钢结构在使用过程中，使用一定方式提升整体以及局部的稳定性，提升建筑质量。 关键词：钢结构；整体稳定；局部稳定 引言： 建筑工程在施工中需要使用钢结构完成建筑，城市的发展，高层建筑物的兴起，都需要使用稳定的钢结构，保证建设安全，但是因为钢结构自身缺陷，会出现各种安全问题，影响人们的居住环境。工作人员需要使用恰当的技术对钢结构进行处理，提升稳定性，根据实际情况使用合适的加固方法完成建设。 1 钢结构稳定性概述 在建设中强度主要是指构件在平稳状态中出现的应力，是否在材料的强度设计值限制范围中，所以强度可以称之为应力作用，强度的大小与材料有关[1]。针对于稳定性，所呈现的特点与强度不一样，主要是外部荷载与内部结构出现碰撞，出现不稳定现象，产生变形等情况，所以稳定性可以称之为变形作用，比如建筑结构中使用的轴压柱，在不平衡的状态下将会影响轴压柱出现弯曲，破坏建筑的整体结构。 图1钢结构 首先钢结构构件强度计算，同时需要计算构件的整体稳定性和局部稳定性进行分析，构件的稳定性会不会影响整体的结构，需要从建筑的整体研究，同时在计算分析的时候，需要注意钢结构的其他特点，当所计算楼层各柱轴心压力设计值之和乘以按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移的积与产生层间的所计算及以上各层的水平力之和乘以所计算楼层的高度的积的比值大于0.1时，应进行二阶弹性分析，此种分析过程中的作用性比较明显，最关键的是结构的柔性产生的大变形量，对结构内力的影响不能忽视，同时注意使用迭加原理，能够对结构的弹性进行计算。在此过程中需要对失稳以及整体的刚性进行分析，使用轴心压杆的稳定计算法计算临界压力，在计算的过程中将相关概念理解，能够快速解决失稳现象，新型钢结构在市场中不断应用，所起的效果更加明显，提升结构的稳定性。 2 钢结构稳定设计 2.1 对钢结构的整体进行设计 钢结构稳定性直接影响整个建筑结构的安全质量，所以在设计过程中需要将结构中包含的所有组成部分考虑在内，实现整体体系的稳定性，达到规范要求，目前我国很多钢结构在设计的时候主要使用平面体系，比如在设计门式钢架结构的时候使用此种体系[2]。为了防止失稳现象的出现，需要将整体结构考虑在内，设计支撑构件，有针对性的完成设计，保证平面结构中所使用的构件结构布置在计算过程中实现一致。针对于塔架的设计，需要使用平面桁架，同时设置横隔装置与杆件，注意两者之间的稳定性，保证塔架满足规范要求。 2.2 实用计算 在设计中所使用的计算简图应该与结构中所受力状态一致，能够保证结构在稳定计算和强度计算过程中的准确性，如在设计单层或者多层及框架结构的时候，需要计算框架柱的稳定性，此种计算过程中需要从需要计算柱长度系数，分析框架整体稳定性。但是因为不同建筑的设计要求不一样，在计算过程中需要考虑的因素不一样，简化涉及对象，设置必要的典型条件，同时根据相关规范规定计算长度限值，设计者需要判定钢结构的构件，是否符合现行规范规定的条件范围及相关的构造要求，计算使用的方法都应该与对象以及设定前提相一致。 2.3 构件的稳定计算与相关构造 在设计钢结构的时候需要保证构造设计以及计算结果与规范和图集相一致，对于部分连接节点，应该根据实际情况判定实际的受力状态，再通过简化计算和相关的构造来满足，保证结构的正常承载力和正常使用的要求，刚度以及柔度适合结构 [3]。设计人员需要注意，在设计桁架节点的时候，需要减少杆架的偏心，处理好构建的局部问题，保证稳定性，针对于局部钢结构的稳定性，需要根据具体的情况完成判定，局部构件的要求不同，所使用的稳定结构也不同，设计人员应该着重注意，结构的计算和构造都得满足现行规范，图集的相关要求。 3 钢结构稳定分析方法 3.1 应力能量法 钢结构在建设过程中承受着整个建筑结构带来的作用力，很容易出现变形现象，钢结构的应力以及外力两种作用力共同出现，使用能