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南京钢结构稳定性与强度的关系

返回列表 来源:ca88手机版入口 浏览:-144 发布日期:2018-04-18

     随着社会的进步,国内大量住宅建设造成了资源浪费、环境恶化等后果。钢结构具有自重轻、抗震性能好、绿色环保、工业化程度高、加固改造及拆迁方便、综合经济效益显著等优点,深受国内外建筑师和结构工程师的青睐。然而,南京钢结构中的稳定性是一个不容忽视的问题。对于由于受压、受弯和受剪等存在受压区的钢构件或板件,如技术上处理不当,可能使钢结构出现整体失稳或局部失稳。失稳前结构物的变形可能会很微小,突然失稳使结构物的几何形状急剧改变而导致结构物完全丧失抵抗能力,以致整体塌落。因失稳而导致钢结构破坏的情况在国内外都曾发生过,有的后果还十分严重。

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    钢结构强度,指钢结构杆件所用材料在规定的荷载作用下,材料发生破坏时的应力称为强度。根据外力作用方式不同,分为抗拉、抗压、抗剪强度等。钢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。
    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,大家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。
    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。

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    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。

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