淺析結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞.doc

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1、淺析結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞淺析鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞土木丁程學(xué)院2008級王賢順20080420426建筑結(jié)構(gòu)破壞事故的發(fā)生，因失穩(wěn)破壞者屢見不鮮。由于鋼結(jié)構(gòu)強度高，用它制成的構(gòu)件比較細長，截血相對較小，組成構(gòu)件的板件寬而薄，因而在荷載作用下容易失去穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)或壓桿在壓縮載荷或貝他特定載荷作用下,在某一位置保持平衡構(gòu)形,當(dāng)載荷小于一定的數(shù)值時，微小外界擾動使其偏離初始平衡構(gòu)形，外界擾動除去后,構(gòu)件仍能冋復(fù)到初始平衡構(gòu)形，則稱初始平衡是穩(wěn)定的；當(dāng)載荷人于一定的數(shù)值時,微小外界擾動使其偏離初始平衡構(gòu)形，外界擾動除去后，構(gòu)件不能冋復(fù)到初始平衡構(gòu)形,則稱初始平衡是不穩(wěn)定的。不穩(wěn)定的平衡構(gòu)形在任一微小

2、的外界擾動下,都要轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌挝涞钠胶鈽?gòu)形，這種過程稱為失穩(wěn)。失穩(wěn)就是穩(wěn)定性失效，也就是受力構(gòu)件散失保持穩(wěn)定平衡的能力，比如指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件長細比(如構(gòu)件長度和截血邊長之比)過人而在不人的作用力下突然發(fā)生作用力平血外的極人變形而不能保持平衡的現(xiàn)象。失穩(wěn)將導(dǎo)致構(gòu)件失效，這種失效稱為屈曲失效。由于屈曲失效往往具有突發(fā)性，常常會發(fā)生災(zāi)難性后果，因此研究結(jié)構(gòu)的屈曲失效在工程設(shè)計中是非常重要的。穩(wěn)定的平衡位置與不穩(wěn)定的平衡位置之間的分界點稱為臨界點，臨界點所對應(yīng)的載荷稱為臨界載荷Per。隨著丁程材料的發(fā)展,構(gòu)件可以做得更精美，對深入研究和解決穩(wěn)定問題更為重要，尤其是確定壓桿或結(jié)構(gòu)的臨界載荷。

3、歸納起來，確定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的最小載荷，即是確定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的臨界載荷;確定結(jié)構(gòu)承載的最人極限值，也是確泄結(jié)構(gòu)的臨界載荷;確定結(jié)構(gòu)的許可載荷是確定含有安全系數(shù)的臨界載荷。工程設(shè)計屮靜定結(jié)構(gòu)的臨界載荷的確定，只要是組成靜定結(jié)構(gòu)的構(gòu)件之一失穩(wěn)時，結(jié)構(gòu)將失去平衡能力，此時的外載荷就是結(jié)構(gòu)的臨界載荷。靜不定結(jié)構(gòu)也叫超靜定結(jié)構(gòu)，它含有平衡要求之外的多余構(gòu)件，稱多余約定，當(dāng)多余約束失穩(wěn)時，結(jié)構(gòu)仍具有承載能力，只有當(dāng)最后的靜定結(jié)構(gòu)也失去平衡能力時，對應(yīng)的載荷才是靜不定結(jié)構(gòu)的臨界載荷。穩(wěn)定性的計算歐拉公式：2EIPcr(1)2PerP穩(wěn)定性條件maxlnst]式中壓桿所受最人工作載荷壓桿的臨界壓力壓桿的

4、規(guī)定穩(wěn)定安全系數(shù)1.結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的分類1.1笫j類穩(wěn)定問題或者具有平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫分支點失穩(wěn)）。完善玄桿軸心受壓時的屈曲和完善平板屮血受壓時的屈曲都屬于這一-類。其特征是：當(dāng)荷載逐漸增加時，結(jié)構(gòu)原有的平衡形式被破壞了，并出現(xiàn)了與原平衡形式有本質(zhì)區(qū)別的新的平衡形式，由穩(wěn)定平衡轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定平衡，出現(xiàn)了穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)變。分支點是平衡狀態(tài)從穩(wěn)定轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的分界點。在分支點處所對應(yīng)的荷載稱為屈曲荷載或臨界荷載C1.2第二類穩(wěn)定問題或無平衡分岔的穩(wěn)定問題（也叫極值點失穩(wěn)）o由建筑鋼材做成的偏心受壓構(gòu)件，在頰性發(fā)展到一定程度時喪失穩(wěn)定的能力屬于這一類。鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)分為整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)，相應(yīng)

5、的鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)事故分為整體失穩(wěn)事故和局部失穩(wěn)事故。2.整體失穩(wěn)事故原因分析2.1設(shè)計錯誤設(shè)計錯諜主要與設(shè)計人員的水平有關(guān)。女□，缺乏穩(wěn)定概念;穩(wěn)定驗算公式錯謀；只驗算基木構(gòu)件的穩(wěn)定，忽視整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定驗算;計算簡圖及支廉約束與實際受力不符，設(shè)計安全儲備過小等等。2.2工作缺陷制作缺陷通常包括構(gòu)件的初彎曲、初偏心、熱軋冷加工以及焊接產(chǎn)生的殘余變形等?這些缺陷將對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載力產(chǎn)生顯著影響。2.3臨時支撐不足鋼結(jié)構(gòu)在安裝過程屮，當(dāng)尚未完全形成整體結(jié)構(gòu)之前，屬幾何可變體系，構(gòu)件的穩(wěn)定性很差。因此必須設(shè)置足夠的臨時支撐體系來維持安裝過程屮的整體穩(wěn)定性。若臨時支撐設(shè)置不合理或者數(shù)量不

6、足，輕則會使部分構(gòu)件喪失穩(wěn)定，垂則造成整個結(jié)構(gòu)在施T過程屮倒塌或傾覆。2.4使用不當(dāng)結(jié)構(gòu)竣工投入使用后，使用不當(dāng)意外因索也是導(dǎo)致失穩(wěn)事故的主因。例如，使用方隨意改造使用功能;改變構(gòu)件的受力狀態(tài)；由積灰或增加懸吊設(shè)備引起的超載;基礎(chǔ)的不均勻沉降和溫度應(yīng)力引起的附加變形;意外的沖擊荷載等等。3.局部失穩(wěn)事故原因分析局部失穩(wěn)主要是針對構(gòu)件而言，具失穩(wěn)的后果雖然沒有整體失穩(wěn)嚴(yán)重，但對以下原因引起的失穩(wěn)也應(yīng)引起足夠的重視。3.1設(shè)計錯誤設(shè)計人員忽視甚至不進行構(gòu)件的局部穩(wěn)定計算，或考驗收方法錯誤，致使組成構(gòu)件的各類板寬厚比和高度比人于規(guī)范限值。1.2構(gòu)造不當(dāng)通常在構(gòu)件局部受集屮力的部位,原

7、則上應(yīng)設(shè)置構(gòu)造加勁肋。另外，為了保證構(gòu)件在運轉(zhuǎn)過程不變形也必須設(shè)置橫隔、加勁肋等。但實際工程小，加勁肋數(shù)暈不足、構(gòu)造不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象比較普遍。1.3原始缺陷原始缺陷包括鋼材的負公差嚴(yán)重超規(guī),制作過程屮焊接等工藝產(chǎn)生的局部鼓卅和波浪變形等。3.4吊點位置不合理在吊裝過程中，尤其是大型的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，吊點位置的選定十分重要。吊點位置不同，構(gòu)件受力的狀態(tài)也不同。有時構(gòu)件內(nèi)部過人的壓應(yīng)力將會導(dǎo)致構(gòu)件在吊裝過程小局部失穩(wěn)。2.失穩(wěn)事故的處理與防范鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故應(yīng)以防范為主,丿應(yīng)該遵守以下原則。2.1強化穩(wěn)定設(shè)