结构稳定理论与设计.PPTVIP

参考书目 《钢结构稳定理论与设计》 陈骥，科学出版社 《PRINCIPLES OF STRUCTURAL STABILITY THEORY》 ALEXANDER CHAJES 《钢结构构件稳定理论》 吕烈武等，建工出版社 《弹性稳定理论》 铁摩辛科 《钢结构设计原理》 陈绍蕃，科学出版社 《钢结构稳定设计指南》陈绍蕃，中国建筑工业出版社 《钢结构的平面内稳定》 童根树，中国建筑工业出版社 《钢结构的平面外稳定》 童根树，中国建筑工业出版社 建筑结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。 承载能力极限状态： 1. 结构构件或连接因材料强度被超过而破坏； 2. 结构转变为机动体系； 3. 整个结构或其中一部分作为刚体失去平衡而倾覆； 4. 结构或构件丧失稳定； 5. 结构出现过度塑性变形，不适于继续承载； 6. 在重复荷载下构件疲劳断裂。 结构或构件的承载能力一般由强度和稳定控制。 对钢结构而言，在多数情况下，其承载能力主要由结构的失稳条件控制，稳定问题是钢结构的突出问题。 实际工程中，结构或构件的失稳形式及稳定承载力的大小受结构形式、荷载作用性质、边界约束条件、构件截面形式等各种因素的影响较大。 对结构构件，强度计算是基本要求，但是对钢结构构件，稳定计算比强度计算更为重要。 强度问题与稳定问题虽然均属第一极限状态问题，但两者之间概念不同。 强度问题关注在结构构件截面上产生的最大内力或最大应力是否达到该截面的承载力或材料的强度，因此，强度问题是应力问题； 稳定问题是要找出作用与结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，属于变形问题。 结构一旦出现失稳破坏，其破坏往往是突然性的，破坏造成的损失很大。 结构体系的失稳破坏多数是由构件的失稳破坏引发的。 稳定分支点失稳 不稳定分支点失稳 构件初弯曲（初挠度）的影响 假设初弯曲形状为半波正弦曲线 平衡微分方程为 构件初弯曲（初挠度）的影响 静力法 静力法即静力平衡法，也称中性平衡法，此法是求解稳定问题的最基本方法，主要用于第一类弹性稳定问题求解。 对于平衡分枝失稳，在分枝点存在两个邻近的平衡状态，一个是原结构的平衡状态，一个是有了微小变形后的平衡状态。 静力法的特点：根据产生了微小变形后的结构建立平衡微分方程，通过求解该平衡方程，找出符合边界条件的最小解。 工程结构设计原理 第九章 轴心受力构件 三、轴心受压构件的整体稳定 工程结构设计原理 第九章 轴心受力构件 三、轴心受压构件的整体稳定 1.3 结构稳定问题的特点和原则 结构稳定分析与计算的原则 1. 稳定设计与强度设计的区别 （2）结构或构件的稳定承载能力与其刚度密切相关。 显见，当N＝NE时，Ym将趋于无穷大，其物理意义是： 构件的弯曲刚度退化为零，构件无法保持稳定的平衡了。 构件的弯曲刚度随着所受压力的增大而不断退化，直至为零，此概念不仅适用于单根压杆，也适用于如框架等杆件结构体系。 1.3 结构稳定问题的特点和原则 结构稳定分析与计算的原则 2. 考虑变形对外加荷载效应的影响 结构分析的基本方法，就是建立结构变形与荷载之间的平衡关系。 当平衡方程按结构变位（变形）前的轴线建立时，为一阶（几何线性）分析方法。 当平衡方程按结构变位后的轴线建立时，为二阶（几何非线性）分析方法。 应力问题 稳定问题、 几何非线性明显的结构（索结构、桅杆） 1.3 结构稳定问题的特点和原则 结构稳定分析与计算的原则 2. 考虑变形对外加荷载效应的影响 分析结构的稳定问题，涉及结构变形后的位形和变形对外力效应（二阶效应）的影响 二阶分析 一般为结构整体分析 整体性要求 1.3 结构稳定问题的特点和原则 结构稳定分析与计算的原则 2. 考虑变形对外加荷载效应的影响 分析结构的稳定问题，涉及结构变形后的位形和变形对外力效应（二阶效应）的影响 线性平衡微分方程 接近直线平衡的位形 非线性平衡微分方程 大变形、大挠度问题 1.3 结构稳定问题的特点和原则 结构稳定分析与计算的原则 3. 叠加原理不适用 材料符合虎克定律，应力与应变成正比 结构变形很小，可采用一阶分析 叠加原理适用条件： 稳定问题不符合第2条 材料线性 几何线性 1.3 结构稳定问题的特点和原则 结构稳定分析与计算的原则 3. 叠加原理不适用 三者间不存在线性叠加关系！！！ 陈绍蕃小书P11图1－7 1.3 结构稳定问题的特点和原则 结构稳定分析与计算的原则 4. 缺陷影响必须考虑 对于不稳定分支点失稳，缺