钢结构及空间结构稳定性的研究现状

钢结构及空间结构稳定性的研究现状

摘要：分别论述了钢结构的局部稳定分析方法和整体稳定分析方法，其中，局部稳定分析已经具有比较成熟的设计方法，整体稳定目前常采用的高等分析方法相对比较复杂。对于空间结构，结构稳定性常常起到决定性作用，本文介绍了网架、网壳和预张拉结构的失稳特性和研究方法。

关键词：钢结构；整体稳定；局部稳定

当结构所受荷载达到某一数值时，若增加一微小的增量，则结构的平衡位形将发生很大的改变，这种现象叫做结构失稳或结构屈曲。根据失稳的性质，结构稳定问题可分为两类。第一类是理想化情况，即达到某个荷载时，结构的平衡状态发生质的变化，称为平衡分岔失稳或分枝点失稳，而数学处理上是求解特征值问题，故又称为特征值屈曲分析。第二类失稳是结构失稳时，变形将大大发展，而不会出现新的变形形式，即平衡状态不发生质变。在这种失稳情况下，结构的平衡形式并没有发生质的变化，结构失稳的临界荷载可通过荷载－变形曲线的载荷极值点得到，因此也称为极值点失稳。这种失稳形式通常是发生在具有初始缺陷的结构中，大多数结构的失稳属于第二类失稳问题。

钢结构具有轻质、高强、延性好、抗震性能好的特点，而且钢材是一种绿色环保的建筑材料，可以循环重复利用，符合可持续发展的要求。目前已经广泛应用于大跨度建筑结构之中，由于钢结构的构件截面尺寸相对较小，刚度相对较小，稳定性成为钢结构的重要结构性能，甚至起到了控制作用。国内外对于钢结构稳定的研究一直比较广泛，本文在分析国内外结构稳定研究的基础上，总结分析了钢结构和空间结构的稳定研究现状。

一、钢结构稳定性研究现状——整体稳定与局部稳定

稳定分析包括局部稳定分析与整体稳定分析。局部稳定分析通常指构件的稳定分析，是由与单个构件的失稳引起整体结构不能继续承载的问题，整体稳定分析指整体结构的稳定分析，整体失稳一般是由于结构设计不合理而引起的整体结构的变形过大的情况。

其中，单个构件的稳定分析己经有了一套比较成熟的方法，通过控制板材的宽厚比与构件的长细比来控制构件的局部稳定与整体稳定性。其中，考虑腹板局部屈曲后强度时，现行的《钢结构设计规范》和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》，关于考虑腹板局部屈曲后强度压弯构件的有效宽度计算方法有很大差别。文献1利用有限单元法对薄腹板压弯构件进行平面外稳定承载力分析。通过变化腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比、荷载偏心距等参数，将有限元分析结果与以上两种方法的结果进行比较。发现规范中的有效宽度计算方法很大范围内偏于保守，而门规中的方法较为合理，建议采用门规中的方法来考虑工字形截面压

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