结构稳定

结构稳定（精选十篇）

结构稳定 篇1

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年因破坏而落地, 破坏起因可能是压杆屈曲。同样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支撑有关。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和相应的解决方法。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

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) 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。

2.3 钢结构设计的原则

根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则, 以便更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。

(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, 需要从结构整体布置来解决, 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。就如上述的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而造成出平面失稳有关。

由平面桁架组成的塔架, 基于同样原因, 需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。

(2) 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致, 这对框架结构的稳定计算十分重要。

目前任设计单层和多层框架结构时, 经常不作框架稳定分折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, 设计中为了简化计算工作, 需要设定一些典型条件。GBJl7-88规范对单层或多层框架给出的计算长度系数采用了五条基本假定, 其中包括:“框架中所有柱子是同时丧失稳定的, 即各柱同时达到其临界荷载”。按照这条假定, 框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法, 往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的, 设计者必须确知所设计的结构符合这些假设时才能正确应用。在实际工程中, 框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况还可举出以下两种, 即附有摇摆拄的框架和横梁受有较大压力的框架。这两种情况若按规范的系数计算, 都会导致不安全的后果。所以所用的计算方法与前提假设和具体计算对象应该相一致。

(3) 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合, 使二者有一致性。

结构计算和构造设计相符合, 一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接, 应分别赋与它足够的刚度和柔度, 对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是, 当涉及稳定性能时, 构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如, 简支梁就抗弯强度来说, 对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移, 同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转, 同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲, 以符合稳定分析所采取的边界条件。

2.4 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。

3 钢结构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。

从上面可以看出, 我们的钢结构稳定理论还是不够完善, 我们在设计中一般都是把钢结构看成是完善的结构体系, 针对上述问题 (4) , 我们可以看出在设计中我们没有考虑一些随机因素的影响。但是我们在考虑这些因素之前, 应该弄清楚这些随机因素的来源, 一般情况下把影响钢结构稳定性随机因素分为三类:

(1) 物理、几何不确定性:如材料 (弹性模量, 屈服应力, 泊松比等) 、杆件尺寸、截面积、残余应力、初始变形等。

(2) 统计的不确定性:在统计与稳定性有关的物理量和几何量时, 总是根据有限样本来选择概率密度分布函数, 因此带来一定的经验性。这种不确定性称为统计的不确定性, 是由于缺乏信息造成的。

(3) 模型的不确定性:为了对结构进行分析, 所提的假设、数学模型、边界条件以及目前技术水平难以在计算中反映的种种因素, 所导致的理论值与实际承载力的差异, 都归结为模型的不确定性。

以上都是钢结构稳定设计中存在的问题, 只有我们进一步地深入研究这些稳定, 钢结构稳定理论将会进一步完善, 如对于钢结构稳定设计中涉及到随机因素的影响, 国外已经引入了钢结构稳定的可靠度设计, 这也表明了钢结构稳定设计理论也在不断的完善。

4 结束语

钢结构稳定问题区别于强度问题。在实际设计中, 设计人员应该明确知道结构构件的稳定性能, 以免在设计过程中发生不必要的失稳损失。针对上述问题, 本文提出了在设计过程中设计人员应该明确的一些基本概念;其次, 随着新型结构的出现, 设计人员对其性能认识的不足, 从而导致构件的失稳, 本文就这个问题阐述了新型结构现存的一些问题, 并且针对一些问题论述了产生的原因。总之, 只有深入了解这些问题, 才会使得钢结构稳定理论设计不断地完善。

摘要：通过几年的钢结构设计, 探讨一下有关钢结构稳定方面的一些内容, 如强度与稳定的区别, 失稳的分类, 钢结构稳定设计原则, 钢结构设计特点, 以便于帮助我们在设计中更好地完成稳定设计;随着新型结构不断地出现, 在稳定设计中另一个导致构件和结构失稳的因素就是设计人员对这些结构性能认识甚少, 因此在这里就现有新型结构稳定性存在的一些问题进行探讨。

关键词：钢结构,结构稳定,结构设计

参考文献

[1]建筑桩基技术规范[S].JGJ94-94.

[2]建筑地基基础设计规范[S].GB5007-2002.

[3]建筑桩基检测技术规范[S].JGJ106-2003.

结构的稳定性(案例) 篇2

一、教学目标：

1、知识目标：理解结构稳定性的概念，掌握影响结构稳定性的因素。

2、能力目标：能对物体的结构进行理论分析并通过技术试验分析影响结构稳定性的主要因素；能对结构提出合理化的设计，动手改造和革新物体的结构，培养学生的创新精神和实践能力。

3、情感目标：通过分析讨论、合作学习，培养学生的团结合作精神，主动参与意识，体验学习乐趣；培养学生观察――怀疑－－试验－－总结的研究思路；渗透安全教育、德育教育，培养学生实事求是、严谨负责的科学态度从而形成富有责任感的技术设计观。

二、教学重点、难点

1、重点：掌握影响结构稳定性的主要因素。

2、难点：利用所学知识分析实际案例，解决实际问题。

三、教学资源

一个不倒翁玩具、两个熟鸡蛋、三个矿泉水瓶、几本书、多媒体等

四、教法设计

开始采用激趣法，通过观察多媒体图片让同学思考为什么台风过后很多结构受到破坏比较严重，而有些结构基本没有损坏，从而引起学生对结构稳定性的兴趣。接下来结合生活事例，让学生主动观察或亲自动手试验，引导学生总结稳定性的概念，探究影响结构稳定性的两个主要因素。然后通过合作探究、能力拓展两个环节让学生把知识变为能力，让学生自己分析生活中的关于结构稳定性的实例，并动手改进结构的稳定性。

五、教学过程

(一)导入新课

【大屏幕展示台风过后城市的浪迹场面】

我国东南沿海地区经常有台风袭击，台风中心所到之处，一片狼藉，很多结构受到破坏，然而也有一部分结构基本完好，这说明，有的结构稳定性好，有的结构稳定性不好。【学生观察归纳】

图片中哪些物品稳定性好，哪些物品稳定性不好？ 【老师引出课题】

为什么有些结构容易翻倒而有些不容易反倒?结构的稳定性跟哪些因素有关?我们又如何提高结构的稳定性而避免给我们带来不必要的损失?这说明结构的稳定性设计在我们的生产生活中是非常重要的。这节课我们就来讨论这些问题。

(二)知识构建

知识一：稳定性的概念（通过老师的试验展示，学生归纳总结）【老师出示不倒翁玩具并用手扳动】

学生通过观察、总结稳定性概念――结构的稳定性是指结构在外力的作用下，维持其平衡状态的能力。稳定指的不是状态的绝对不变，而是受到干扰后允许状态有所波动，但当扰动消失后能重新返回到原始的平衡状态，则为稳定。不能回到原有的平衡状态，则为不稳定。知识二：影响稳定性的两个因素（每个因素都是通过试验――归纳总结――举例分析现实生活中的实例）【展示走钢丝图片】

在走钢丝时，平衡杆举在头顶、置于胸前或置于腹部，哪种方法稳定？ 【老师展示教具，学生思考回答，然后试验验证】

两个矿泉水瓶正立（一个装少量钢珠一个装面粉，但质量相同）哪个稳定? 【通过试验得结论】

重心位置越低，结构越稳定（影响结构稳定性的第一个因素）【老师提问】

日常生活中，你还能说出哪些结构因为重心位置较低而稳定的例子？ 【学生讨论后回答】

赛车、电风扇、篮球架等

【老师展示教具，学生思考回答，然后吹气试验验证】

三个矿泉水瓶均装满水，分别为正立、倒立、横着水平放置，哪一个最稳？哪一个最不稳？为什么？ 【通过试验得结论】

正立稳定，因为支撑面积大。横放最不稳定，因为横放的支撑面是一条直线。故得结论：支撑面积越大，结构越稳定（影响结构稳定性的第二个因素）【老师提问】

还有哪些通过增大支撑面积大而增加稳定性的例子? 【学生讨论后回答】

电视塔、水库大坝、埃及金字塔、照相机支架、A字型梯等 【老师展示教具，学生思考回答，然后试验验证】

怎么把熟鸡蛋竖立起来?――轻磕后可以，因为鸡蛋竖起来重心较高，希望回到重心较低的横放位置，但是当竖起来轻磕之后，支撑面由一个点变为一个面，增大了支撑面积。(此试验讲的是脑筋急转弯，是个逻辑问题，因为大家下意识的前提是鸡蛋不能损坏，这也是创新意识，要打破传统凝固思维)【学生试验比赛】

同学试着把书竖立起来，检验如何方式比较稳定。

【总结】同样的一本书，把书页展开一定的角度，能较稳地竖立在课桌上。【结论】结构的稳定性与结构的形状有关

【学生讨论后回答】举例：Z字型屏风，A字型梯，相片架，三角形支架等。【总结论】影响结构稳定性的主要因素：（1）重心位置的高低（2）结构与接触面所形成的支撑面的大小（3）结构的形状 【老师设问】

为什么有些结构看上去倾斜不稳，可实际是稳定的呢?例如：比萨斜塔 【结论】结构稳定性的基本条件：重心所在点的垂线应落在结构支撑面内。【学生讨论分析】

案例

一、为什么三轮车装货物不可太偏后? 案例

二、运动员跨栏时，为什么不可反方向跨越？

案例

三、当乘车时，如果没有座位，身边又没有可用的扶手，两脚站立，怎样维持稳定? 案例

四、单腿支撑的自行车，支撑脚及两轮与地面的接触点共同构成三点支撑，形成稳定结构。它的稳定程度取决于单脚支撑架的倾斜度，在一定范围内，支撑架与地面的夹角越小(车身越倾斜)支撑面积越大，稳定性越好。但夹角也不能过小，否则单车的自身重心所在点的垂线将落在结构支撑面以外，也就无法保持平衡了。(四)能力拓展 【老师设问】

不稳定结构一定没有好处吗? 【学生思考一】古时候农村用于打水的木桶如果做的非常对称，水桶到达水面将无法倾斜实现积水的目的，应该怎么办呢? 【讨论回答】桶的边缘上配置一个重物或者把桶底做成圆锥型，以减少支撑面积以实现自动翻倒打水。

【学生思考二】如何利用结构的不稳定性制作一个地震预报装置呢？

【讨论回答】把啤酒瓶把倒立，大地稍微震动，酒瓶就会倾倒，惊动室内的人，尽早感知地震。(五)总结提高

【学生总结本节课的知识点，然后老师进行情感迁移】

“结构”一词，对同学们来说可能并不陌生。在生物课中提到过：人体的结构；在政治课里有社会结构；在化学和物理中，有物质结构、分子结构、原子结构，在语文课里接触过：文章的结构，在地理课中有地质结构。看来，世界上的事物，大到宇宙，小到原子、分子；物质的，非物质的，都有其自身的结构。仅管它们各自的具体内容不一定相同。但是，它们的本质涵义却有相似之处。其实我们的人生也可以称为一个结构，所以我们在年轻的时候，在人生的初始阶段应该打好基础，尽量使自己人生结构的接触面越大越好，这样自己的人生才最稳定，最坚固。俗话说，万丈高楼平地起。作为一个中学生，要想成为国家的栋梁之才，首先要打好基础，学好各科知识，不要偏科，谦虚好学，练就过硬的本领。(六)作业布置

作业：利用易拉罐盒或食品盒制作简易笔筒

“钢结构稳定”本科教学探索 篇3

关键词：整体稳定；局部稳定；畸变屈曲；教学探索

作者简介：罗洪光（1974-），男，湖南隆回人，三峡大学土木与建筑学院，工程师。（湖北宜昌443002）

基金项目：本文系湖南省高等学校科学研究项目（项目编号：11C1132）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）10-0091-01

“钢结构稳定”课程是土木工程专业本科学生必修专业课，属于专业主干课程。与其他建筑材料结构相比，钢结构具有“高强、杆细、壁薄”的特点，这使得钢结构稳定在钢结构设计与计算中占有突出的地位，钢结构稳定问题是贯穿整个钢结构教学的重要知识点。[1]但是，钢结构稳定这一概念对于刚接触钢结构的本科学生来说，显得比较抽象，难以理解。因此，钢结构稳定在钢结构本科教学中既是重点，又是难点。笔者针对“钢结构稳定”本科教学进行了一些探索，取得了良好的教学效果。

一、加强感性认识，正确认识理论和实际

大多数学生缺乏与钢结构工程实例的接触，需加强学生对于钢结构稳定的感性认识。日益丰富的多媒体教学可以在一定程度上起到增强学生感性认识的作用。笔者通过多媒体教学向学生介绍一些钢结构稳定事故实例，如加拿大魁北克大桥工程事故、美国Hartford城体育馆钢网架事故以及我国某企业轻钢屋架屋盖会议室事故等。图片与文字相配合，增进了教学的生动性，让学生认识到忽视钢结构稳定将造成严重后果，提高学生对钢结构稳定的重视，并增强学生学习钢结构稳定的积极性。多媒体具有演示功能，在课堂教学中播放钢结构构件失稳的动画，如轴压柱弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳以及梁的整体失稳等，促进学生建立钢结构稳定的感性认识。

在学习“钢结构稳定”课程之前，学生已经学习过“材料力学”，[2]对稳定的概念有了一定的了解。笔者因势利导，引导学生回顾所学的压杆稳定力学理论知识。在学生进一步了解有关钢结构稳定的力学理论之后，对其强调理论与实际之间的区别。“材料力学”所讲述的压杆稳定是一种理想化的整体稳定，力学理论应用于工程实际，需考虑实际结构的各种缺陷。就钢结构稳定而言，实际的稳定计算尚需考虑材料缺陷和几何缺陷等。力学理论的理想化是指为了计算简便，考虑到各种实际因素影响，计算式往往是建立在试验归纳的基础上。这些讲解有助于学生正确认识理论和实际的联系和区别，也为后续课程中相关设计公式来源的讲解做了铺垫。从另一个角度来说，学生可从中领略科学的思想，形成科学的态度，建立科学的方法。

二、选取简单的课堂演示实验，调动学生的学习自主性

课堂演示实验是学生在学习中从感性认识上升到理性认识的重要环节之一，也是启发式教学的有效手段，不仅能增强学生的感性认识，而且可以激励学生主动进行思考，提升学生的观察思维能力。目前关于“钢结构稳定”的课堂演示实验不多，选取既简便又能展现多种结构稳定现象的教具是关键。笔者从实用角度出发，采用普通的纸片，模拟钢结构失稳。

对钢结构的局部失稳现象进行补充说明，笔者利用一张合适的薄纸片，做了一个简单的课堂演示实验。把纸片卷成圆柱形状，纸片只需稍微合拢就行，圆柱厚度基本上就是单张纸的厚度。纸质圆柱底部与讲台桌面相接触，用手掌按住圆柱顶部，并要求学生注意观察纸质圆柱所发生的变化。随着手掌往下施加压力，学生看到纸质圆柱外表面不再保持平整光滑，逐步出现凹凸不平的现象。这实际上是以纸代替钢材，为学生摸拟了钢结构构件发生局部失稳的现象。不过，除局部稳定以外，钢结构稳定还包括整体稳定，如何针对钢结构整体稳定进行课堂演示实验？

局部稳定的课堂演示实验活跃了课堂气氛，学生开始议论纷纷。此时笔者宣布，利用同一张薄纸片，再做一个不同的演示实验，并要求学生注意与刚才的演示实验进行比较。课堂恢复了安静，学生聚精会神地关注即将进行的课堂演示实验。笔者同样把纸片卷成圆柱形状，但是与上一个演示实验不同的是，纸片紧紧地卷了一层又一层，所形成的纸质圆柱的厚度是单张纸厚度的若干倍。同样，将纸质圆柱置于讲台桌面上，用手掌压在圆柱顶部，在手掌所施压力作用下，纸质圆柱发生突然性的整体倾斜现象。第二个演示实验是对钢结构构件整体失稳的模拟。纸质圓柱厚度增加后，相当于提高了构件的局部稳定，从而使得整体稳定起控制作用。

笔者通过课堂演示实验，引导学生观察、猜想、分析、归纳、总结，调动学生进行积极思考，帮助学生实现由表及里、从现象到本质的学习认识过程。在笔者的指点下，学生从课堂演示实验中建立了准确的钢结构稳定的第一印象。在以上两个课堂演示实验基础上，教师还可进一步引导学生熟悉“等稳性原则”等设计计算概念。通过课堂演示实验，启发学生思考演示实验所反映的力学现象及本质，增强学生的观察能力，激发学生的学习兴趣，将被动学习转化为主动思考，有助于培养学生良好的思考习惯。

为改变教师满堂灌、学生被动学习的教学状况，笔者在课堂上要求学生思考日常生活中是否还有其他类似的结构失稳现象，鼓励学生讨论，然后进行点评和总结。师生间的良性互动，不仅开拓了学生的思维视野，使学生产生积极的学习动力，而且有助于教师及时发现学生在知识认识上的偏差。

三、介绍学术新动态，激发学生的探索创新精神

国内外对钢结构稳定的研究是不断发展和变化的。随着钢材强度的提高、各种新型截面形式的出现，各种现象和问题逐步引起各国学者、工程技术人员的关注和研究，新的研究成果也不断得到推广应用。但教材的更新往往赶不上知识的更新，新成果新知识不能在教材中得到体现。教师介绍一些有关的学术新动态作为教学补充，有助于激发学生的学习热忱。有些学生的学习领悟能力强，并不满足于教材所包含的知识内容，而未来从事科研设计工作的技术人员也大多出自于这部分学生，学术新动态可以激发他们的求知欲望，探索科学真谛。虽然学术新动态所涉及的范围超出了教学大纲的界限，但是只要教师把握得当，点到为止，从长远考虑，必能收到良好的教学效果，满足不同学生的学习需求。

畸变屈曲是一种不同于整体稳定和局部稳定的结构稳定形式，[3]但当前的教材并没有相关的内容说明。笔者在课堂上对畸变屈曲做了简单的介绍，比如畸变屈曲的概念、钢结构在什么条件情况下容易发生畸变屈曲等。向学生明确表明不对畸变屈曲做学习上的要求，有兴趣想进一步了解的学生可在课外查阅相关资料。

值得一提的是，畸变屈曲的相关计算已列入国内外的设计规范和规程，[4]目前的教材还没反映出这一新变化，相信随着工程设计的发展需要，有关畸变屈曲的知识内容必将在教材中有所体现。教师向学生介绍有关畸变屈曲的知识，有助于学生形成一个较为完整的钢结构稳定概念。对于一些立志于今后从事科研工作的学生而言，在本科学习阶段所了解到的一些学术新动态，可能会影响到他们日后研究方向的选择。

四、发挥课外优势，促进课堂内外互补

理论与实践是密切相关的，若把课堂教学视为理论的传授，与此对应，应该还有教学实践活动。一般而言，课堂教学比较紧凑，很难安排多余的课堂时间用于学生的实践活动。如果教师能充分利用学生课外时间相对充裕的条件，及时引导学生运用所学理论知识解决实际问题，显然能进一步巩固课堂教学成果。在目前的“钢结构稳定”课堂教学中，学生处于相对被动的地位，教师可利用课外教学的特点，充分发挥学生的积极主动性，展示学生多姿多彩的创新能力。

笔者鼓励学生参与诸如“挑战杯”之类的活动，在实践活动中，融教于用，深化了学生对于钢结构稳定的理解。此外，围绕钢结构稳定的主题，指导学生进行各类科技创新活动，发挥学生科研上的自主创造能力，达到学以致用，学而创新的教学育才目的。

课外作业是师生之间相互沟通的一座桥梁。笔者将“谈谈你对钢结构稳定的理解”作为课外作业布置给学生，要求不要抄袭教材中现成的文字，用自己的语言回答问题，篇幅不限，不拘泥于理解是否有误以及问题本身，还可谈谈个人的想法等。通过课外作业，笔者及时了解了课堂教学的反馈信息，发现了存在于学生思想中的创新火花，促进了课堂教学的改进，加强了对学生进行创新活动的引导，推进了师生之间的良性互动。

五、结语

钢结构稳定问题在钢结构设计计算中具有举足轻重的地位。笔者在“钢结构稳定”本科教学中，参考借鉴了前人优秀的教学经验，进行了一些教学探索和研究，得到了学生和学校领导的肯定和支持。期望本文能起到抛砖引玉的作用，以促进我国“钢结构稳定”本科教学的发展。

参考文献：

[1]郭小农,罗永峰,蒋首超,等.钢结构稳定教学研究[J].高等建筑教育,2011,20(2):46-48.

[2]孙训方,方孝淑,关来泰.材料力学[M].北京:高等教育出版社,1994.

[3]陈骥.冷弯薄壁型钢构件的直接强度设计法[J].建筑钢结构进展,2003,5(4):5-13.

[4]罗洪光.冷弯薄壁轴压柱畸变屈曲直接强度法和有效面积法对比分析[J].建筑结构,2011,41(2):56-58.

（责任编辑：孙晴）

钢结构的稳定设计分析 篇4

1.1 钢结构失稳的分类

1.1.1 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。

1.1.2 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。

1.1.3 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。

1.2 钢结构设计的原则

根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则, 以更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。

1.2.1 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致, 这对框架结构的稳定计算十分重要。

目前设计单层和多层框架结构时, 经常不作框架稳定分折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。GBJl7-88规范对单层或多层框架给出的计算长度系数采用了五条基本假定, 其中包括:“框架中所有柱子是同时丧失稳定的, 即各柱同时达到其临界荷载”。按照这条假定, 框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法, 往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的, 设计者必须确知所设计的结构符合这些假设时才能正确应用。在实际工程中, 框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况还可举出以下两种, 即附有摇摆拄的框架和横梁受有较大压力的框架。这两种情况若按规范的系数计算, 都会导致不安全的后果。所以所用的计算方法与前提假设和具体计算对象应该相一致。

1.2.2 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合, 使二者有一致性。

结构计算和构造设计相符合, 一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接, 应分别赋与它足够的刚度和柔度, 对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是, 当涉及稳定性能时, 构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如, 简支梁就抗弯强度来说, 对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移, 同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转, 同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲, 以符合稳定分析所采取的边界条件。

1.2.3 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性。

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, 需要从结构整体布置来解决, 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。

由平面桁架组成的塔架, 基于同样原因, 需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。

1.3 钢结构稳定设计特点

1.3.1 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。

1.3.2 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。

1.3.3 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。

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。

2 钢结构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:

2.1 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。

2.2 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。

2.3 模型的不确定性:

为了对结构进行分析, 所提的假设、数学模型、边界条件以及目前技术水平难以在计算中反映的种种因素, 所导致的理论值与实际承载力的差异, 都归结为模型的不确定性。

2.4 物理、几何不确定性:

如材料 (弹性模量, 屈服应力, 泊松比等) 、杆件尺寸、截面积、残余应力、初始变形等。

2.5 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。

2.6 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。

2.7 统计的不确定性:

在统计与稳定性有关的物理量和几何量时, 总是根据有限样本来选择概率密度分布函数, 因此带来一定的经验性。这种不确定性称为统计的不确定性, 是由于缺乏信息造成的。

以上都是钢结构稳定设计中存在的问题, 只有我们进一步地深入研究这些稳定, 钢结构稳定理论将会进一步完善, 如对于钢结构稳定设计中涉及到随机因素的影响, 国外已经引入了钢结构稳定的可靠度设计, 这也表明了钢结构稳定设计理论也在不断的完善。

3 结论

钢结构稳定问题区别于强度问题。在实际设计中, 设计人员应该明确知道结构构件的稳定性能, 以免在设计过程中发生不必要的失稳损失;其次, 随着新型结构的出现, 设计人员对其性能认识的不足, 从而导致构件的失稳, 就这个问题阐述了新型结构现存的一些问题, 并且针对一些问题论述了产生的原因。总之, 只有深入了解这些问题, 才会使得钢结构稳定理论设计不断地完善。

参考文献

[1]GB50017钢结构设计规范[M].北京:中国建筑工业出版社.[1]GB50017钢结构设计规范[M].北京:中国建筑工业出版社.

[2]吴建有.钢结构设计原理[M].北京:中国建材工业出版社, 2000, 7, 1.[2]吴建有.钢结构设计原理[M].北京:中国建材工业出版社, 2000, 7, 1.

[3]林贤根.钢结构建筑的应用与展望[J].浙江树人大学学报, 2005 (1) .[3]林贤根.钢结构建筑的应用与展望[J].浙江树人大学学报, 2005 (1) .

调结构 创特色 保稳定 促发展 篇5

——在中共下祝乡委员会第十一次代表大会上的讲话

各位代表、同志们：

现在，我谨代表中共下祝乡第十届委员会向大会报告工作，请代表予以审议，并请各位代表提出宝贵意见。

五年来工作回顾

五年来，在县委的正确领导下，坚持以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，以党的十七大及十七届四中、五中全会精神为工作指南，全面贯彻落实科学发展观，紧扣县委“发展、稳定、民生、党建”四项中心工作，围绕“调结构、创特色、保稳定、促发展”的工作思路，大力推进农业产业化结构调整，立足“绿色产业兴乡”战略，培植、壮大特色支柱产业；树立正确科学发展观和政绩观，正确处理改革、发展与稳定的关系；不断解放思想，深化认识，完善思路；紧密团结带领全乡党员干部群众，开拓创新，扎实工作，积极作为，实现了经济稳步增长和社会事业协调发展。2010年全乡完成农业产值14376万元，工业产值1242万元，社会固定资产投资830万元，农民人均纯收入6230元，完成税收43.83万元，引进内资150万元，圆满完成“十一五”规划的目标任务。

一、牢牢抓住发展第一要务，农村经济得到进一步发展。大力实施“以林兴乡、种养富民、构筑山区绿色走廊”发展战略，走出了一条以林业、铁观音种植、高山反季节蔬菜以及果品种植为支柱产业的富民强乡之路。在稳定中稻粮食生产同时，依托有利地理条件，大力进行山地综合开发，发展林果茶种植，特色产业日益成为我乡致富、发展的支柱产业。在项目实施过程中充分发挥党支部战斗堡垒和党员干部的先锋模范作用，认真组织实施党建项目带动，经过培育，下祝村水蜜桃种植、后岭村铁观音种植以及翁山头、梧洋村反季节蔬菜均已发展成一定规模，成为群众发展特色绿色产业的一面旗臶，在这些项目的带动下，五年来下祝乡的特色产业从无到有，从小到大，目前全乡累计种植铁观音3500亩，优质白凤水蜜桃、台湾黄花梨、日本甜柿3500亩，枳壳2500亩，反季节蔬菜基地5000亩，森林覆盖率达到70.1%，木材蓄积量达到28.3万立方米。2010年全乡实现生产总值1.66亿元，其中农业产值由2005年的1.2856亿元提高到现在的1.4376亿元，增长11.8%。工业产值由1008万元提高到1242万元，增长23.1%，农民人均纯收入由4000元提高到6230元，增长55.8%，全社会固定资产投资实现翻番。农业产业结构调整不断加快，特色化、设施化、产业化成为我乡农业产业发展的重要特征，铁观音、水果、反季节蔬菜、林业已成为农民发展致富的四大支柱产业，并培育出市级农业产业化龙头企业一家。

二、切实承担稳定第一责任，安定稳定工作取得新成效。深入开展“平安下祝”创建活动，全面落实“信访路线图”和“四位一体”信访工作体系，确保平安创建覆盖面。深入开展“严打”整治活动，依法严厉打击各种违法犯罪，突出解决吸贩毒、盗抢、“六合彩”赌博等问题。坚持打防结合，预防为主，专群结合，依靠群众的方针，全面落实社会治安综合治理措施，社会治安面貌有了新改观。五年来，全乡共受理信访件76件，诉求件128件, 办结率100%，接待群众12起117人次,化解群众矛盾8起。深入推进“五五”普法进程，不断提高全民法治意识。加强安全生产，全面加强矿山开采、消防安全、森林防火、易爆物品、校园安全等重点领域的安全监管，认真组织开展安全生产、安全防火大检查，加强现场监察，进行定期、不定期安全检查，发现隐患立即整改，并定人、定资金、定时间落实整改措施,有效遏制重特大安全事故。加强校园安全综合整治,全乡两所中学、一所中心小学、三所完小、三个教学点、两个私立幼儿园均配备专兼职保安人员，配备了警棍等防暴器械，各学校都健全了门卫查验制度，加强了学校人员进出管理，各中小学校都已落实教师值班制度，加强校园内部的巡逻守护。加大重大动物疫病防控工作，定期组织开展防疫人员培训，不断提高防疫人员的业务水平。加强疫情监测和报告制度，确保不发生疫情，确保人畜安全。加强预防洪涝地质灾害工作，完善应急处臵预案，确保一方平安。

三、始终坚持民生第一根本，努力强化社会服务职能

五年来，乡党委始终坚持“以民为本、为民解困、为民服务”的工作宗旨，认真履行“解决民生、落实民权、维护民利”的工作职责，以紧抓民生工作为重点，推动了社会事业全面发展。五年间，我乡共争取项目资金3000余万元，完成123县道下祝段水泥路改造工程；实现全乡22个行政村“村村通”水泥路目标和4个通自然村水泥路建设，建成了下祝客运站和11个行政村侯车亭；完成下祝片、杉村片国家农业综合开发项目；完成12个行政村近万人清洁饮用水工程； 11个垃圾整治村顺利通过省市两级验收；下祝乡综合服务大楼竣工投入使用，有效改善我乡党政机关办公条件；加强村级组织场所建设，全乡所有村级组织实现新址办公，告别无址办公历史。坚持教育优先，优化教育资源配臵，调整撤并完小12个，教学点2个，实现集中办学，建成下祝乡中心小学学生宿舍楼，“双高普九”和“两项督导评估”顺利通过省市两级验收。农村医疗卫生条件逐步改善，新建下祝卫生院病房大楼，配备救护车，完善了卫生院软硬件设施建设。文体事业蓬勃发展，建成下祝乡文化服务中心、青少年校外活动中心，13个村建起了农家书屋和7个群众休闲健身场所。认真落实党的各项支农惠农政策，调动广大农民种粮积极性。

四、认真履行党建工作职责，努力提升党建工作水平抓好党建工作是乡镇党委的重要任务。五年来，乡党委牢记党的宗旨，坚持以解放思想、转变观念为立足点，狠抓基层党组织建设，充分发挥党员先锋模范作用，有效地增强党组织的战斗力、凝聚力和创新力。一是落实党建工作责任制。坚持党建领导小组每半年召开一次专题会，每季度召集一次党建工作例会，定期研究和部署党建工作。坚持领导干部联系村、单位抓党建制度，乡两委成员，分别抓好挂钩村、单位的党建工作。强化督促检查，每半年开展一次党建工作检查，做到发现问题及时纠正，确保基层党建工作落到实处。坚持开展村党支部书记向党委述职、接受党委测评，向党员群众述职、接受党员群众测评的“双述双评”活动。二是狠抓党员队伍教育管理工作。坚持中心组学习不动摇，做到有计划，阶段有重点，周周有安排。坚持党员活动日及每星期一下午干部职工学习会制度，充分利用农村党员干部现代远程教育网络平台及乡党校、党员活动室等载体加强党员干部的学习教育。按照守信念、讲奉献、有本领、重品行的要求，加强村党组织书记队伍建设，全面落实村党组织书记“一定三有”政策，切实解决农村基层组织负责人基本报酬和社会保障问题。认真组织实施村主干绩校考核工作，调动广大村主干部工作积极性。三是扎实推进基层组织创新。按照“农村党建抓特色、机关党建抓规范、学校党建抓突破”的思路，大力加强“核心工程”建设，把推广“168”工作模式与在党的基层组织和党员中深入开展创先争优活动紧密结合起来，强化村党组织的领导核心地位，调动村级各类组织和各支队伍积极性，充分发挥农村基层组织推动发展、服务群众、凝聚人心、促进和谐的作用。认真推行村级组织“四议两公开”工作法，落实村务决策民主听证制度，调动村级各类组织和各支队伍建设新农村的积极性和创造性。深化村集体会计委托代理制和财务计算机网络监管工作，完善农村资金、资源、资产监管制度。按照“以城带乡、优势互补、资源共享、协调发展”的原则，持续做好党员干部驻村任职工作，通过省、市驻村帮扶，县机关科局资金或实物挂钩扶持村发展。五年来，通过上下联动，全乡下派干部及持钩单位共落实项目53个，落实帮扶资金600余万元。四是认真组织开展“创先争优”活动。按照“党组织创先进，党员干部作表率，人民群众得实惠”的总体要求，以“推动科学发展，争创时代先锋”为实践载体，认真组织开展创先争优活动。全乡共落实帮扶对象96人，参加服务群众党员235人次，为群众办实事、办好事125件。

五、始终绷紧廉洁自律这根弦，努力营造风清气正的干事环境。五年来，班子成员认真践行“为民、务实、清廉”的要求，乡党委、人大、政府三套班子坚持党委决策，政府实施，人大参与监督的原则，始终坚持做到集体领导，分工负责，在民主集中制原则基础上做到大事讲原则，小事讲风格，个人讲奉献，求同存异，相互理解，相互支持，相互补台，自觉维护班子团结。严格执行廉洁自律相关规定，做到讲真话、办实事、求实效，不搞形式主义，不弄虚作假，真正把心思和功夫入在干事创业上。班子成员始终能够做到自尊、自省、自警、自励，耐得住寂寞，守得住清贫，顶得住诱惑，经得住考验，做到一身正气。五年间我乡在道路建设、产权转让、改建扩建项目等涉及建设资金不下3000万元，均通过公开招投标的形式进行承包和转让，整个过程中，两委成员从不插手工程的承包，不入红股，也不参与建设材料的推销，更不存在收受“红包”和吃、拿、卡、要的现象。在村级换届选举期间，乡两委班子按照有关法律、法规认真组织，周密部署，严格把关，选举期间未发生因选举问题发生群众上访现象。扎实推进村级民主化管理进程，全面推行“村帐乡管”，深化乡村政务公开、村务公开和党务公开，积极落实村民对村级事务的参与权、决策权和监督权，维护公众合法权益。

各位代表，过去的五年，我乡各项事业都取得了长足的进步，这是上级党委正确领导的结果，是乡党政人大班子同心同德，广大干部群众、社会各界人士同心协力，全乡人民艰苦奋斗的结果。在此，我代表下祝乡党委向各位代表、向所有参与和关心下祝经济社会发展的广大干部群众表示衷心的感谢和崇高的敬意！

在肯定成绩的同时，我们也清醒地看到，当前我乡还面临着诸多困难和问题，主要体现在：一是农村经济发展依然缓慢，能拉动经济增长的项目不多，增长后劲不足；二是财政收支矛盾依然突出，“保吃饭、保运转”压力很大；三是民生保障的覆盖面与群众的期望相比还有较大的差距。对这些问题，我们将采取有力措施认真加以解决，以更加务实的态度、扎实的作风做好今年各项工作。

“十二五”开局之年工作安排

2011年是实施“十二五”规划开局之年，也是我乡扎实推进新农村建设，全面建设小康社会的重要一年。在新的一年里，我们将高举中国特色的社会主义伟大旗臶，以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实科学发展观，按照十七届五中全会的部署安排，紧紧围绕“发展、稳定、民生、党建”四项中心工作，力争实现经济发展，社会和谐，人民生活水平不断提高，为“十二五”规划启动实施奠定良好基础。

一、明确方向，突出特色，加快推进经济发展步伐。一是要稳定粮食生产。要按照县委、县政府关于实施“三稻二粮”粮食发展战略，执行严格的耕地保护制度和节约用地制度，按时足额兑现粮食综合直补资金，保护农民从事农业生产的积极性。加强农田弃耕抛荒工作，确保粮食播种面积的稳定。二是建设“森林下祝”。以“四绿”工程为载体，大力开展造林绿化，实现春季造林绿化12052亩。重点抓好交通干线及一重山沿线可视范围内村庄绿化和荒山绿化，全力打造“森林下祝”。鼓励群众发展油茶和金银花种植，新增油茶种植200亩，金银花种植500亩。三是发展特色绿色产业。加大对铁观音种植扶持力度，在保证种植面积增长的同时，重点在茶园管理和品质上下功夫，积极采取“走出去，请进来”的办法，消化、吸收一些先进的制茶技术和茶园管理经验，提高我乡铁观音整体品质。继续鼓励农户发展枳壳种植和反季节蔬菜种植，多渠道增加农民收入。四是加大招商引资工作力度。在鼓励农村富余劳动力转移的同时，积极鼓励外出务工人员回乡创业，进行山地综合开发和农产品深加工业，实现群众就地就业。尽快促成福州茂兴矿业有限公司低品位锰矿火法项目早日动工投产。鼓励麒麟茶叶发展有限公司进行自主创新，增资扩产，延伸产业链，壮大产业规模。支持福州锦盛生态农业技术开发公司在翁山头建设农业生态园项目。

二、维护稳定，保障民生，着力构建和谐下祝。

一是维护社会安定稳定。继续深化“平安下祝”创建活动，按照“两手抓、两手都要硬”的方针，强化社会治安综合治理，严厉打击各类违法活动，着力解决治安热点难点问题，强化安全生产，着力整治公众聚集场所消防安全和道路交通安全，遏制重特大安全事故的发生。大力推进“六五”普法，充分发挥司法行政在化解社会矛盾纠纷中的作用，完善社会矛盾调处机制，妥善处臵各类群体性事件，今年完成下祝司法所新办公楼建设。二是提高社会保障水平。继续稳定实施农村和城镇居民基本医疗保险制度，进一步扩大医保覆盖面，及时关注弱势群众和困难群众的生产生活情况，深入开展农村贫困家庭一户一就业和“春风行动”，落实农村干部激励关怀机制，逐步提高村主干部的待遇，逐步建立起老有所养、病有所医、学有所教、困有所助的社会保障体系。三是加快推进依法行政进程。认真贯彻落实《全面推进依法行政实施纲要》，严格按照法定权限和程序行使权力，履行职责，自觉接受人大及群众监督。认真贯彻落实《政府信息公开条例》，增强政府工作的透明度和公众参与度。认真办理群众效能投诉件和福州市便民呼叫中心12345系统诉求件，提高公共服务质量。深入开展政风、行风建设，坚决纠正和制止部门和行业不正之风，严肃查处违法违纪行为，切实解决损害群众利益问题，做到为民、务实、清廉。

三、狠抓重点，积极作为，繁荣农村各项事业。

认真落实促进教育优先发展的政策措施，优化教育资源配臵，完善中小学办学条件，完成杉村中学、下祝中学和下祝乡中心小学“校安工程”。加强教师队伍师德师风建设，巩固“双高普九”成果。以争创“国家级计划生育优质服务先进县”为契机，加强计划生育工作。深入开展“生育关怀行动”和“新农村新家庭”活动，普及优生优育知识，提高出生人口素质。强化社会扶养费征收，加强性别比失衡治理和流动人口计生管理，提高计生工作成效。进一步关心、支持乡卫生院软、硬件建设，继续实施卫生院改造工程，提高卫生院整体水平。加快农村交通基础设施建设，完成箬洋水泥路拓宽改造工程，洋边、翁山头通自然村水泥路改造工程，池楼、前洋环村水泥路建设，做好125县道罗桥至渡塘段水泥路改造前期筹备工作。加强农村水利设施建设，解决3500人饮用水工程。加快推进杉村街旧街改造，完成杉村街下水道排污工程和立面美化工程。完成后岭防洪堤建设。深入开展精神文明创建活动，加强社会主义荣辱观教育，推进和谐文化建设。加强征兵、统计工作，继续关心、支持妇女、儿童、青少年、残疾人事业，保障妇女、儿童、青少年的合法权益。

四、求真务实，团结协作，建设廉洁高效政府。

以开展创先争优活动为动力，加强政府自身建设。高度关注解决民生问题，始终把广大人民群众的根本利益放在首要位臵，坚持公道正派、大公无私，有效落实工作责任，有效落实便民措施，有效落实惠民政策。注重改进工作作风，切实解决基层和群众最关心、最直接、最现实的利益问题。大力弘扬求真务实作风，强化效率意识，加强机关效能建设。自觉接受人大监督，主动听取社会各界意见。加强法治理念教育，提高政府工作人员依法行政、秉公办事的能力。加强廉政勤政，不断促进作风转变。大力弘扬艰苦奋斗、勤俭创业优良传统。扎实推进惩治和预防腐败体系建设，规范政府权力运行，严肃查处各类违法违纪案件，坚决纠正损害群众利益的不正之风，以廉洁政府形象取信于民。

关于钢结构稳定设计的若干思考 篇6

【关键词】钢结构 稳定设计 设计原则 影响因素

一.概述钢结构稳定设计

稳定性是钢结构的一个突出问题，在进行钢结构设计时我们尤其应该引起重视。关于钢结构稳定设计，我们应首先了解两个基本的概念，一是强度与稳定的区别；二是钢结构失稳的分类。在区别强度与稳定的过程中，强度是一个应力问题，它是衡量零件本身承载能力的重要指标，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，不同材料的极限强度也不尽相同，对钢材常取它的屈服点。而钢结构设计中遇到的稳定问题是一个变形问题，要考虑构件及结构的整体作用，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，确定临界载荷的平衡方法。对钢结构稳定设计而言，区分结构失稳类型的性质十分重要，在钢结构失稳的分类方面，通常可分为三类，一类是分支点失稳。分支点是平衡状态从稳定转变为不稳定的分界点，完善直杆轴心受压时的屈曲就属于这一类，在分支点处所对应的荷载称为屈曲荷载或临界荷载。二是极值点失稳。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。三是跃越失稳。跃越失稳是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。

二、钢结构稳定设计的原则

从钢结构设计的原则上看，在对钢结构稳定性设计时应遵循三个方面的原则，即宏观把握整体与局部的稳定性、结构计算简图的依据保持一致、结构计算和构造设计相互配合，下文将逐一进行分析：

1.宏观把握整体与局部的稳定性

宏观把握整体与局部的稳定性是钢结构稳定设计的原则之一。在钢结构设计过程中，必须具有整体意识，对钢结构结构整体布置要考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求，从而达到稳定设计的目标。目前大多数结构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，需要从结构整体布置来解决。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.结构计算简图的依据保持一致

结构计算简图的依据保持一致是钢结构稳定设计的又一原则，这对框架结构的稳定计算十分重要。目前，在采用以框架柱的稳定计算这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，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。

3.结构计算和构造设计相互配合

钢结构稳定设计的原则还表现在结构计算和构造设计相互配合方面。设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋予它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心，这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。

三、钢结构稳定设计的影响因素

为进一步提高钢结构稳定设计水平，在了解钢结构稳定设计的相关要求的基础上，钢结构稳定设计的影响因素也至关重要，下文将从五个方面具体论述钢结构稳定设计的影响因素（如图1所示），其具体内容如下：

图1 钢结构稳定设计的影响因素

1.受弯构建的整体稳定

受弯构建的整体稳定是钢结构稳定设计的影响因素之一。受弯构件指截面上通常有弯矩和剪力共同作用而轴力忽略不计的构件，影响受弯构件整体稳定因素较多，如荷载种类、荷载作用位置、截面刚度、受弯构件的支承条件等，其受力特点为上部受压，下部受拉。在钢结构稳定设计中，梁的稳定承载力与梁的截面形式受其影响，悬臂梁根部是否完全嵌固，对它的稳定承载力也影响极大。

2.轴心压杆的稳定计算

轴心压杆的稳定计算是钢结构稳定设计的又一影响因素。在钢结构稳定设计中，轴心压杆作为钢结构稳定设计的重要组成部分，轴压构件的稳定极限承载力受多方面因素的影响，在制造过程中，各种工艺作用与影响残留在构件内造成的残余应力，极大地影响着轴心压杆稳定承载力。一般来说，残余压应力越大，位置距形心轴越远，值越低。不仅如此，扭转失稳的不利作用和几何缺陷的不利影响都将影响到轴心压杆的稳定计算。

3.压弯构建的稳定计算

压弯构建的稳定计算也在一定程度生影响着钢结构稳定设计。压弯构件实际上就是轴力与弯矩共同作用的构件，压弯构件的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。压弯构件的稳定计算需要引进适当的等效弯矩系数。单轴对称的冷弯薄壁压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算不同于热轧或焊接构件。

4.板件的稳定

影响钢结构稳定设计的因素还表现在板件的稳定上。在钢结构稳定设计中，影响受压板件稳定的主要因素是宽厚比而不是长厚比，为了提高板件的稳定性，可减小板件的宽厚比或减小板件的长宽比。与此同时，加劲肋必须有足够刚度，才能对板件起完全支承作用。

5.框架的稳定

框架的稳定对钢结构稳定设计也具有一定的影响。为增强框架结构的稳定性，在钢结构稳定设计中，承受重力荷载作用的框架弹性稳定，可以用转角位移法分析。有水平荷载作用的框架稳定问题，宜用二阶弹塑性分析。一阶分析计算框架内力，再用计算长度法计算柱子稳定的方法，一般可以保证框架稳定。

結 语

总之，钢结构稳定设计是一项综合的系统工程，具有长期性和复杂性。对建筑结构设计人员而言，在进行钢结构稳定设计时，应了解钢结构稳定设计的基本内涵，并遵循钢结构稳定设计的相关原则，充分考虑受弯构建的整体稳定、轴心压杆的稳定计算、压弯构建的稳定计算、板件的稳定和框架的稳定等影响钢结构稳定设计的因素，才能不断提高钢结构稳定设计水平，以便于帮助我们在设计中更好地完成稳定设计。

参考文献：

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[4]韩冬欢.对钢结构稳定设计的一些见解[J].山西建筑.2009（21）

[5]李艳，崔育家，潘海泽.初始弯曲和初始偏心对钢结构稳定的影响[J].四川建筑.2009（04）

[6]刘利峰.完善高层建筑混凝土结构设计的探讨[J].科技创新导报.2010（23）

钢结构稳定性探讨 篇7

稳定分析是研究结构或构件的平衡状态是否稳定的问题。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, 则初始平衡状态是稳定的, 或称稳定平衡。如果不能回复到初始平衡位置, 则初始平衡状态是不稳定的, 或称不稳定平衡。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。强度与稳定有着显著区别。强度问题是指结构或者中间构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力 (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 稳定问题的主要类型

2.1 第一类稳定问题-平衡分岔失稳。

完善的 (即无缺陷、挺直的) 轴心受压构件和完善的在中面内受压的平板的失稳都属于平衡分岔失稳问题。如图1 (a) 理想中心受压直杆, 其直线平衡状态 (轴心受压) 的稳定性与轴向荷载大小有关。当荷载P小于某值 (p<Pcr) 时, 直线是稳定的;当荷载P大于该值 (p>Pcr) 时, 精确的大挠度理论分析结果表明, 既可以具有直线平衡状态, 又可以有弯曲的平衡形式, 这是因为直线平衡是不稳定的。

设中心受压直杆中点的挠度为Δ, 当直线平衡状态为稳定平衡时, Δ=0;如果直线平衡状态是不稳定时, 必出现弯曲平衡状态, 此时, Δ≠0.轴向压力p与挠度Δ的关系曲线如图1 (b) 所示。图中OA表示直线平衡, AC表示弯曲平衡。表示中心受压直杆承荷载P的增加而取不同遥平衡形式的OA为原始平衡路径。AC线段称为第二平衡路径。平衡路径在A点发生分支, A点称为分支点, 该点的荷载值称为分支点荷载, 用Pcr表示。此时的平衡状态则为临界状态, 到达临界状态之前的平衡状态 (或称为构形) 称为前屈曲平衡状态, 而超过临界状态之后的平衡状态则称为后屈曲平衡状态。

平衡路径OA上的中心受压直杆处于稳定的直线平衡状态;AB是不稳定的直线平衡状态;AC是稳定的压弯平衡状态。因此, 平衡分岔失稳还分为稳定分岔失稳和不稳定分岔失稳两种。分支点是直线平衡状态从稳定转变为不稳定的分界点。直线平衡失稳时, 将存在轴向受压和压弯两种不同受力性质的平衡状态的可能, 即发生平衡路径的分支, 具有上述特征的失稳现象, 称为分支点失稳, 也就是古典的或第一类稳定问题。

2.2 第二类稳定问题一极值点失稳。

图2 (功所示偏心受压直杆处于压弯平衡状态, 杆件中点的挠度A与荷载P的关系曲线如图2 (b) 所示。平衡路径分为OA和AB两段。OA段上的平衡状态是稳定的。下降段上AB的平衡状态是不稳定的。事实上当荷载加至A点时, 杆件稍受扰动即由于平衡的不稳定性而立即破坏, 故难以绘出下降段AB线。

A点称为极值点极值点A处, 所对应的荷载称为稳定极限荷载, 或压溃荷载, 用Pu表示。偏心受压杆失稳时, 不会发生平衡形式的分支, 自始至终都处于压弯平衡之中, 一般情况下杆件在失稳之前, 受压一侧己存在塑性变形, 屈曲的发生是杆件丧失承载力的结果。这种失稳称为极值点失稳, 也称为第二类稳定问题。

3 稳定计算的特点

结构稳定问题的分析方法都是针对着外荷载作用下结构存在变形的条件下进行的, 此变形应该与所研究结构或构件失稳时出现的变形相对应。由于所研究的结构变形与荷载之间呈非线性关系, 因此, 首先稳定计算属于几何非线性问题, 采用的是二阶分析的方法。这种分析方法与普通结构力学中的内力计算不同。对于静定结构, 内力计算与结构的变形无关, 属于一阶分析;对于超静定结构, 虽然在确定其中多余力的过程中要计及结构变形协调, 但是确定多余力之后, 是在原来未变形结构的基础上计算各部分的内力的, 没有再考虑结构的变形, 因此又回复到了一阶分析的方法, 计算所得的内力, 如拉力、压力、剪力或弯矩都是结构的荷载效应。稳定计算将涉及构件或结构的一系列初始条件, 如结构体系、构件的几何长度、连接条件、截面的组成、形状、尺寸和残余应力分布, 以及材料性能和外荷载作用等。稳定计算所给出的, 不论是屈服荷载还是极限荷载都标志着所计算构件或结构的稳定承载力。其次, 普遍用于应力问题的叠加原理, 在稳定计算中不能应用。运用叠加原理的杆件或结构, 即不存在材料非线性, 也不存在几何非线性。而弹性稳定计算并不符合第二个前提, 非弹性稳定计算则两个前提都不符合。因此, 叠加原理对稳定计算都不适用。

4 稳定问题的主要计算方法探讨

4.1 静力平衡法 (欧拉方法) 。

静力平衡法或中性平衡法, 简称平衡法, 是求解结构稳定极限荷载的最基本的方法。对于有平衡分岔点的弹性稳定问题, 在分岔点存在着两个极为邻近的平衡状态。一个是原结构的平衡状态, 一个是己经有了微小变形的结构的平衡状态。平衡法是根据已产生了微小变形后结构的受力条件建立平衡方程而后求解的。如果得到的符合平衡方程的解有不止一个, 那么其中具有最小值的一个才是该结构的分岔屈曲荷载。平衡法只能求解屈服荷载:但不能判断结构平衡状态的稳定性。尽管如此, 由于常常只需要得到结构的屈曲荷载, 所以经常采用平衡法。在许多情况下, 采用平衡法可以获得精确解。简言之, 平衡法就是确定在外荷载达到何值时, 弹性系统可以发生不同的平衡状态, 亦即求解弹性系统平衡路径的分支点所对应的荷载 (临界荷载) 。

4.2 能量法 (铁木辛柯法) 。

用势能驻值条件确定临界荷载。结构体系的总势能是:II=U+V。式中U是体系的应变能, V是荷载势能。设结构体系在初始平衡位置的足够小领域内发生某一可能位移, 则体系的总势能存在一个增量, 以ΔII表示。当荷载p低于某特定数值时, ΔII总为正定, 总势能为最小值, 即II=min, ΔII>0, 初始平衡位置是稳定的, 当荷载P超过某一数值之后, ΔII变为负定, 总势能为最大值, 即II=max。ΔII<0, 初始平衡位置是不稳定的;当荷载达到临界荷载P时, 在微小干扰条件下系统总势能不变, 即ΔII<0, 则为随遇平衡, 这时体系将由稳定过撞到不稳定, 这就是临界状态。

4.3 动力法。

振动法是以动力学的观点来研究压杆稳定问题。利用系统受到微扰动后其位移和速度不超过预先规定的界限的条件, 确定临界荷载。当压杆在给定的压力下, 受到一定的初始扰动之后, 必将产生自由振动, 如果振动随着时间的增加是收敛的, 则压杆的平衡是稳定的。这里所谓收敛是指振动具有一定的振幅与频率。如果压力超过一定数值, 杆件的振动是发散的, 则是不稳定的。这里所谓发散就是指振动的振幅将增大至无限。如果是简谐振动, 则处于临界状态。

5、结束语

钢结构稳定问题区别于强度问题。在实际设计中, 设计人员应该明确知道结构构件的稳定性能, 以免在设计过程中发生不必要的失稳损失。随着新型结构的出现, 设计人员对其性能认识的不足, 从而导致构件的失稳, 本文就这个问题阐述了钢结构容易忽略的一些问题, 并且针对一些问题论述了产生的原因。总之, 只有深入了解这些问题, 才会使得钢结构稳定理论设计不断地完善。

参考文献

[1]饶芝英, 钢结构稳定性的新诠释, 建筑结构, 2002

钢结构稳定性设计探析 篇8

1 稳定与强度的区别

结构的强度、稳定性都与结构的截面和材料有关。强度包括抗拉强度, 抗压强度和抗弯强度。抗拉和抗压强度与结构的截面大小有关, 为材料强度*截面积。抗弯强度还与截面的面积矩有关, 通俗的讲就是离轴线越远的地方面积越大, 抗弯强度越强。所以经常采用工字钢等截面在抗弯。

换稳是指长细比较大的结构在受到压力时, 可能在达到极限荷载之前就局部失稳而造成破坏, 也就是说长细比较大的构件, 一般稳定性比较差。

2 结构失稳类型

钢结构的失稳现象是丰富多彩、多种多样的, 但是就其性质而言, 可以分为以下三类。

2.1 平衡分岔失稳

完善的 (即无缺陷的、挺直的) 轴心受压构件和完善的在中面内受压的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。平衡分岔失稳还分为稳定分岔失稳和不稳定分岔失稳两种。

2.1.1 稳定分岔失稳

按照结构稳定性分析理论, 结构在达到临界状态时, 从未屈曲的平衡位形过渡到无限临近的屈曲平衡位形, 即由直杆而出现微弯。此后, 变形的进一步增大, 要求荷载增加。直杆轴心受压和平板在中面受压, 都属于这种情况。板的屈曲后强度比较显著, 在工程设计中往往可以利用。

2.1.2 不稳定分岔失稳

结构屈曲后只能在远比临界荷载低的条件下才能维持平衡位形。属于这种情况的有承受轴向荷载的圆柱壳和承受均匀外布压力的外球壳, 钢结构常用的缀条柱和圆柱壳很相似。薄壁型钢方管压杆也在一定条件下表现出类似特性。这种屈曲也叫做“有限干扰屈曲”, 因为在有限干扰下, 在达到分岔屈曲荷载前就可能由未屈曲平衡位形转到非临近的屈曲平衡位形。

2.2 跨越失稳

如图1所示两端铰接较平坦的拱结构, 在均布荷载作用下突然有挠度w, 其荷载挠度曲线也有稳定的上升段OA, 但是到达曲线的最高点A后会突然跳跃到一个非临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段虽然是稳定的而且一直是上升的, 但是因为结构已经破坏, 故不能被利用。与A点对应的荷载坦拱的临界荷载。这种失稳现象称为跨越失稳, 它既无平衡分岔点, 又无极值点, 但和不稳定分岔失稳又有某些相似的现象, 都在丧失稳定平衡之后又跳跃到另一个稳定平衡状态。扁壳和扁平的网壳结构也可能发生跨越失稳。

3 稳定计算方法

结构稳定问题的分析方法都是针对着在外荷载作用下结构存在变形的条件下进行的, 此变形应该与所研究结构或构件失稳时出现的变形相对应。总体上来说, 稳定问题的计算方法有以下三种。

3.1 能量法

如果结构承受着保守力, 可以根据有了变形的结构的受力条件建立总的势能, 总的势能是结构的应变能和外力势能两项之和。如果结构处在平衡状态, 那么总势能必有驻值。根据势能驻值原理, 先由总势能对于位移的一阶变分为零, 可得到平衡方程, 再由平衡方程求解分岔屈曲荷载。根据小变形理论, 能量法一般只能获得屈曲荷载的近似解;但是, 如果事先能够了解屈曲后的变形形式, 采用此变形形式作计算可以得到精确解。稳定平衡时总势能最小的原理称为最小势能原理。当总势能具有最小值时, 它的二阶微分是正值, 平衡状态是稳定的。这就是说, 用总势能驻值原理可以求解屈曲荷载, 而用总势能最小原理可以判断屈曲后平衡的稳定性。

3.2 动力法

处于平衡状态的结构体系, 如果施加微小干扰使其发生振动, 这时结构的变形和振动加速度都和已经作用在结构上的荷载有关。当荷载小于稳定的极限值时, 加速度和变形的方向相反, 因此干扰撤去以后, 运动趋于静止, 结构的平衡状态是稳定的;当荷载大于极限值时, 加速度和变形的方向相同, 即使将干扰撤去, 运动仍是发散的, 因此结构的平衡状态是不稳定的:临界状态的荷载即为结构的屈曲荷载, 可由结构振动频率为零的条件解得。动力法属于结构动力稳定问题。

3.3 平衡法

中性平衡法或静力平衡法, 简称平衡法, 是求解结构稳定极限荷载的最基本的方法。对于有平衡分岔点的弹性稳定问题, 在分岔点附近存在着两个极为临近的平衡状态, 一个是原结构的平衡状态, 一个是已经有了微小变形的结构的平衡状态。平衡法是根据已产生了微小变形后结构的受力条件建立平衡方程而后求解的。如果得到的符合平衡方程的解有不止一个, 那么其中具有最小值的一个才是该结构的分岔屈曲荷载。平衡法只能求解屈曲荷载, 但不能判断结构平衡状态的稳定性。尽管如此, 由于常常只需要得到结构的屈曲荷载, 所以经常采用平衡法。在许多情况下, 采用平衡法可以获得精确解[4]。

4 稳定设计的基本原则

在钢结构设计中, 为了保证结构不丧失稳定, 还应注意以下几点。

(1) 杆件稳定计算的选择时, 要充分了解结构的实际受力特点, 然后再通过合理的假定, 选择合适的计算模型。 (2) 结构整体布置必须考虑整个体系及其组成部分的稳定性要求。目前结构大多是按平面体系来设计的, 需要从结构整体布置来保证平面结构不致出平面失稳, 亦即设置必要的支撑构件。 (3) 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合, 使二者有一致性。

5 结语

钢结构稳定性能是决定其承载力的一个重要因素。对于受压或受弯构件, 如果技术上处理不当, 可能使钢结构出现整体失稳或局部失稳, 甚至整体塌落, 后果严重, 在设计中要予以充分重视。尤其当构件存在初始缺陷、残余应力以及非线性因素的影响时, 就更增加了解决稳定问题的难度。

摘要：钢结构稳定性设计是钢结构设计中的一个难题。本文从稳定与强度的区别、结构失衡类型、稳定计算方法、稳定设计的基本原则等4个方面介绍了钢结构稳定性设计。

钢结构稳定性问题分析 篇9

关键词：钢结构,稳定性,解决办法

1 影响钢结构稳定性的因素

1.1 钢结构稳定性设计中存在的问题

(1)对钢结构稳定性随机影响的分析处于先确定结构参数、再输入随机荷载这一情况,这与实际不相符,造成了钢结构的失稳破坏。

(2)网壳结构稳定性分析通常采用梁-柱单元一品框架进行分析,但梁-柱单元往往不能反映网壳结构的真实受力状态,我们应对其进行修正。

(3)进行钢结构设计,通常只对重要及危险部位进行分析,对整体与局部的相互关系没有给予关注,造成了钢结构的整体失稳。

(4)预张拉钢结构体系有一定的应力储备,较普通钢结构体系稳定,人们对其分析较少,从而没有形成一定的理论体系,由此引起的钢结构失稳近些年呈上升的趋势。

1.2 专业设计软件相对滞后

(1)如PKPM,ANSYS等软件的发展速度(相对与钢材品种的开发速度、钢材综合性能的提高速度、钢材加工技术的提高速度、钢结构施工技术的发展速度)滞后。

(2)针对复杂结构及超高层结构等情况,其计算程序还有待进一步研究。

(3)有些单位采用相对滞后或盗版软件进行设计,使设计结果的可信度降低,甚至可能发生破坏,设计人员要运用两种或更多种软件进行核对,形成了设计时间及经费的浪费。

(4)软件开发及升级需要大量的经费,而这方面的资金投入往往不足,造成了设计及教育的相对落后,形成了恶性循环。

1.3 钢品种开发和技术发展中存在的问题

(1)钢材新品开发能力和建筑应用技术水平较低;

(2)高强度高性能钢材的消费比例偏低,造成整体建筑物单位用钢量偏高;

(3)冶金标准和应用技术规范的更新需要取得规定数量的基础性研究数据,这方面投入明显不足,所以更新滞后;

(4)中国建筑用钢的技术含量至今仍属于量大面广、基础类、低档次钢种,科研开发和市场推广的资金投入相对不足。

1.4 设计、施工人员素质偏低

由于建筑行业的发展,我国及全球兴建了大量的工程专业性强、技术水平高的钢结构建筑,这就需求大量的设计及施工高素质人员,而不少挂靠到正规单位的设计及施工单位不具备设计及施工资质,采用了一些素质相对较低的人员,从而引起的钢结构稳定性破坏。

2 钢结构问题的对策

2.1 针对钢品种开发和技术发展问题的解决措施

(1)极力推广低合金钢,要发展高强、高韧、抗震、耐火、耐蚀、耐候等钢种,争取做到钢材的品种性能多样化。

(2)改变钢材单一力学性能为主的技术标准,集强韧性、塑性、焊接性等性能为一体,做到综合性能大幅提高。

(3)对于西部及偏远地区,普通钢材应用较广,而东南沿海地区,综合性能及高强、高韧等性能的钢材应用较广,对钢材的生产和加工应与经济发展水平相适应。

(4)在品种开发和钢材性能科研水平上,与发达国家相比还有巨大差距,我们应采用进口、自产相结合的方式采用钢材,参照国外钢材加工的质量控制标准,引进国外先进的生产设备和技术,达到与国际接轨。

2.2 丰富稳定性设计的相关知识

(1)在设计过程中,充分考虑整体稳定、局部稳定二者之间的相互影响关系。

(2)克服结构初偏心、初弯曲等设计缺陷,减少由于缺陷而引起的钢结构失稳破坏。

(3)影响钢结构稳定性的随机因素很多,我们应进行全面考虑。对可能存在的随机因素在某些情况下,我们应进行具体调查,从而确定。

(4)预应力钢结构、网壳结构等设计系统不完善的结构,属于特殊性结构,在设计中,我们要总结此类结构的设计经验,减少由于设计引起的失稳破坏。

2.3 设计软件的进一步优化

用规范的形式约束软件的开发,提高软件开发企业的准入门槛,对已开发出的设计软件存在的局限性做进一步的优化,取各设计软件之长,开发出大型的通用设计软件以满足社会的需要。

2.4 加速人才培养

在教育方面,要多培养钢结构方向的研究生、博士生,进行钢结构方面的理论及实践研究。同时对素质相对低的人员做一定的培训,从而提高从业人员的技术水平。

3 结束语

(1)提出了设计软件不断优化、设计与施工人员素质大幅度提高、高新技术广泛应用等要求。

(2)我们应加强对引起钢结构失稳因素及解决措施的认识,以减少钢结构稳定性破坏的发生。

参考文献

[1]杨忠民.建筑用钢品种开发和技术发展的趋势.钢铁,2009年11月,第44卷第11期.

[2]渠延模.对我国建筑钢结构发展的再思考.山西建筑,2007年3月第33卷第8期.

钢结构稳定性问题探析 篇10

(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。但和不稳定分岔失稳又有某些相似的现象, 都在丧失平衡之后又跳跃到另一个稳定平衡状态。当前, 随着稳定问题研究的逐步深入, 上述分类看起来已不够了。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。一方面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;另一方面就是深入构件屈曲后性能的研究。

2. 钢结构稳定性的分析方法

2.1 平衡法

该法是求解结构稳定极限荷载的最基本方法。是根据已发生了微小变形后结构的受力条件建立平衡微分方程, 然后解出临界荷载。在建立平衡微分方程时遵循如下基本假定: (1) 构件是等截面直杆。 (2) 压力始终沿构件原来轴线作用。 (3) 材料符合胡克定律, 即应力与应变成线性关系。 (4) 构件符合平截面假定, 即构件变形前的平截面在形后仍为平截面。 (5) 构件的弯曲变形是微小的, 曲率可以近似地用挠度函数的二阶导数表示。根据以上假定条件, 建立平衡微分方程, 代人相应的边界条件, 即可解得轴压构件的临界荷载。

2.2 能量法

能量法是求解稳定承载力的一种近似方法, 通过能量守恒原理和势能驻值原理求解临界荷载。 (1) 能量守恒原理求解临界荷载。

保守体系处在平衡状态时, 贮存在结构体系中的应变能等于外力所做的功, 即能量守恒原理。其临界状态的能量关系为:△W=△U, 式中△U指应变能的增量;△W指外力功的增量。由能量守恒原理可建立平衡微分方程。 (2) 势能驻值原理求解临界荷载。势能驻值原理指:受外力作用的结构, 当位移有微小变化而总势能不变, 即总势能有驻值时, 结构处于平衡状态。表达式为:dⅡ=dU—d W=0。式中, d U指虚位移引起的结构内应变能的变化, 它总是正值;d W指外力在虚位移上作的功。

2.3 动力法

处于平衡状态的结构体系, 若施加微小干扰使其发生振动, 这时结构的变形和振动加速度都和已经作用在结构上的荷载有关。当荷载小于稳定的极限荷载值时, 加速度和变形的方向相反, 因此干扰撤去后, 运动趋于静止, 结构的平衡状态是稳定的;当荷载大于稳定的极限荷载值时, 加速度和变形的方向相同, 即使撤去干扰, 运动仍是发散的。因此结构的平衡状态是不稳定的。临界状态的荷载即为结构的屈曲荷载, 可由结构的振动频率为零的条件解得。

3. 钢结构稳定设计中需注意的问题

3.1 正确选择轴心受压构件的截面类型

一般, 钢结构的稳定设计多采用长度系数计算法, 该法方便简单, 但关键是如何确定构建的截面类型, 从而根据构建的长细来确定稳定系数φ。《钢结构设计规范》中把轴心受压构件的截面分成a、b、c、d四类。设计人员应该明确截面的分类主要是几何缺陷和残余应力对不同截面影响程度不同, 其中残余应力起主要作用。不同形状的截面会有不同的残余应力分布, 相同形状的截面因成型的方法不同 (轧制或焊接) 和尺寸比例的不同也使残余应力有很大的不同。对于H形和工字型截面来说, 腹板上的残余应力没有翼缘上的影响重要, 设计人员应注意翼缘中的残余应力的分布特点和数值 (尤其是残余压应力) 。

对于轧制H形钢翼缘上的残余压应力很大, 对截面绕y轴的刚度削弱很多, 对稳定不利, 且残余应力大小随着宽高比b/h而异。宽高比越大, 翼缘上的残余压应力也越大, 因此就轧制H形钢而言, 当b/h≤0.8时, 对x轴是A类截面, 对y轴是B类截面。当b/h≥O.8时, 对x轴和y轴都是B类截面;而对于焊接的H形截面来说, 焊缝附近有很高的残余拉应力。对于焊接构件, 若翼缘板是轧制而成的宽扁钢或是经剪切机剪切时, 翼缘两边有很高的残余压应力带, 对于y轴的稳定不利, 故该截面类型对于x轴和y轴分别属于B、c类;而若翼缘板是火焰切割而成, 且未经过刨边, 翼缘边缘为残余拉应力, 对于y轴稳定就有利得多, 故该类型的截面对于x轴和y轴均属B类截面。对于轧制工字钢, 因翼缘较厚, 故翼缘残余应力全为拉应力, 稳定性能良好。但是考虑到轧制工字钢翼缘宽度较小, 故对x轴和y轴的稳定计算分别属A和B类。对于钢管残余压应力很小, 稳定性能良好, 故对x轴和y轴的稳定计算均属A类。对于焊接箱形截面残余压应力的大小主要是和壁板的宽厚比b/t有关, b/t越大, 残余应力就越小, 故规范按照壁板的宽厚比b/t>20和b/t<20分别属于B和c类截面。截面残余应力主要是因为在轧制过程中不均匀冷却造成的。宽翼缘的H形钢翼缘和腹板交接处的材料最厚, 冷却最慢, 其翼缘的残余应力分布和板类似, 但腹板两端受拉。普通的工字形钢翼缘厚而窄, 冷却得慢, 最后呈现残余拉应力, 而腹板上大部分是残余压应力。另外, 一般来说, 板件的厚度越大, 残余应力就越大, 且有沿着厚度变化的特点, 导致其抗压性能有别于一般的压杆。这主要是钢材在轧制过程中可以破坏钢锭的铸造组织, 细化钢材的晶粒, 并消除显微组织的缺陷。经过热轧后, 钢材组织密实, 力学性能得到改善。所以规范中把板件的厚度大于或等于40mm的厚壁构件用表列出来, 且其中有两种情况属于D类。

3.2 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致

杆件稳定计算的常用计算方法, 往往是根据一定的简化和假设或是典型情况得到的, 设计者须明确所设计的结构符合这些假设才能正确使用。当计算的对象和实用计算方法的简图有差别时, 设计人员应对简图的差异造成的后果作到心中有数。如:框架柱稳定计算所用的计算长度系数是针对横梁不承受轴力的情况得出的。若横梁承受比较大的轴压力时, 采用这些数据就会得出不安全的后果。所以规范附录 (规范P13-P135) 说明:“当与柱刚性连接的横梁所受轴心压力Nb比较大时, 横梁线刚度应该乘以折减系数αN。”

对于无侧移框架柱:当与柱子刚性连接的横梁所受轴心压力Nb较大时:αN=1-Nb/NEb;横梁远端嵌固时:αN=1-Nb/ (2NEb) 。

对于有侧移框架柱:横梁远端与柱刚接时:αN=1-Nb/ (4NEb) ;横梁远端铰支时:αN=1-Nb/NEb;横梁远端嵌固时:αN=1-Nb/ (2NEb) 。

式中, NEb=π2EIb/l2;Ib为横梁截面的惯性矩;L为横梁的长度。

3.3 设计结构的细部构造和构件的稳定计算相一致, 使两者有很好的一致性。

例如:按照简支梁计算其稳定性, 就要求在细部构造上确保梁端不发生扭转。如果梁端支座不能有效地阻止扭转, 则稳定性能将在一定程度上有所降低。

3.4 设置必要的支撑构件确保框架等的杆件不出现平面失稳现象。

平面结构构件的平面稳定计算必须和结构布置相一致。

参考文献

[1]刁建华.钢结构稳定性分析[J].科技信息, 2009, (10) :65.