浅谈结构稳定理论基本概念

浅谈结构稳定理论基本概念

摘要：结构的稳定性是决定其承载能力的一个特别重要的因素，掌握稳定问题的基本概念，把握其实质，对于钢结构稳定概念设计，和避免失稳破坏都具有很重要的意义。

关键词：稳定性；失稳问题；钢结构；强度

Abstract: The stability of the structure is a particularly important factor to determine the carrying capacity. Grasping the basic concepts of stability and its essence hace a very important significance for the stability conceptual design of the steel structure and avoiding the damage of instability.Key words: stability; instability problem; steel structure; strength

一、结构稳定的基本概念及对钢结构的重要性

结构稳定理论就其性质而言属于结构力学的一个分支，其发展过程则与金属结构工程的发展息息相关。钢结构一般由钢板、热轧型钢或冷弯薄壁型钢制造而成的，其具有材料强度高、结构重量轻的特点。因此，稳定性是钢结构的一个突出问题。在各类钢结构中，都会遇到稳定问题。对这个问题处理不好，将造成不应有的损失。现代工程史上不乏因失稳而造成的钢结构事故，其中影响较大的是1907年加拿大魁北克一座钢结构大桥坠河事件和1978年美国哈特福特城体育馆网架坠落事件等，在此不再详述。建筑结构所用的钢材是弹塑性材料，具有很大的塑性变形能力。当结构因抗拉强度不足而破坏时，破坏前呈现较大变形。但是当结构因受压稳定性不足而破坏时，可能在失稳前只有很小的变形，即呈脆性破坏的特征。

总之，钢结构的稳定性是决定其承载能力的一个特别重要的因素，研究如何充分发挥钢结构稳定性能的潜力和完善稳定计算理论，对指导生产实践都具有十分重要的意义。

二、稳定问题和强度问题的区别与联系

1、稳定问题和强度问题的基本概念

任何结构体系在荷载作用下都应处在稳定平衡状态，否则偶然的扰动都可能使结构产生过大的变形而失稳，这是不能容许的。在实际工程设计中强度问题也是一个重要的问题，它与稳定问题的异同可通过以下解释来说明。

强度问题是指结构或单个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，因此其实质是一个应力问题。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，对刚才则取它的屈服点。求最大应力时，对于绝大部分结构，常以未变形的结构作为计

算图形进行分析，所得结果已足够准确。此时，所得的变形与荷载间呈线性关系，这种分析方法称为几何线性分析，也称一阶分析。而对有些结构，则必须以变形后的结构作为计算依据进行分析，否则所的结果误差就较大。这时，所得的变形与荷载之间就呈非线性关系，这种分析方法就称为几何非线性分析，也称为二阶分析。无论采用一阶分析或二阶分析结构内力，只要是研究在稳定平衡状态下的最大应力（或内力）是否超过材料的极限强度，则就是应力问题或强度问题。

稳定问题则与强度问题不同，它主要是要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。稳定问题的计算必须以变形后的体系作为计算依据，因此它必然是二阶分析，其外荷载与变形间呈非线性关系，叠加原理不再成立。

2、二者的区别与联系

（1）破坏形式不同

强度破坏是材料问题,往往是局部开始破坏,一般有明显征兆,属塑性破坏范畴。稳定破坏是结构问题,不一定是材料问题,也不一定是局部问题,一般没有明显征兆,属脆性破坏范畴。设计中必须防止这种破坏。

（2）分析方法不同

当平衡方程按结构变位前的轴线建立时,称为一阶分析,也称为几何线性分析;当平衡方程按结构变位后的轴线建立时,称为二阶分析,也称为几何非线性分析。从上面的关系可以看出,结构的稳定问题在以下几个方面不同于强度问题的解算:①、考虑变形对外力效应的影响;②、静定和超静定结构的区分失去意义;③、叠加原理不适用。一阶分析解决强度问题,解决稳定问题只能考虑二阶或三阶分析。但在某些情况下,需把稳定和强度问题同时考虑,把二阶分析考虑为特殊强度问题。

（3）解不同

强度问题有唯一解,稳定问题具有多解性。为了求解结构和构件的临界力,必须确定临界状态,然后才能求得临界力。常用的求解方法有静力法、能量法和运动法。对应的判别稳定性的基本准则有静力准则、能量准则和运动准则。相对强度问题而言,稳定问题的求解要复杂得多。

（4）残余应力的影响不同

残余应力对构件来说是存在于截面内自相平衡的初始应力。它对静力强度几乎没有影响,但对稳定有不利影响。有残余应力的杆件,设其最大的残余压应力为，则外加压应力达到时,截面上就有一部分材料屈服。按照钢材为理想弹塑性的简

化假定,屈服部分的刚度将消失,压杆的稳定承载力也就取决于剩余刚度。由此可见,杆件截面上残余应力的大小及残余压应力区的部位,都对压杆的稳定性有着很大影响。

三、稳定问题的分类及其分析方法

1、两类稳定问题及临界荷载

一般来说，钢结构的稳定问题可分为两大类：

（1）第一类稳定问题或具有平衡分岔的稳定问题（也叫分支点失稳）。理想直杆轴心受压时的屈曲和理想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承载能力，都属于这一类。

按照结构在逐渐加载过程中平衡形式是否发生质变的观点，将结构的失稳区分为第一类稳定问题和第二类稳定问题，如图1所示。前者表示在加载过程中，构件的平衡状态将出现分枝现象，使原有的平衡状态失去稳定性而转向新的平衡状态；而后者在加载过程中平衡形式并不发生质变。在第一类稳定问题中，当加载至时，表示平衡的分枝即将出现，称为压屈荷载。在第二类稳定问题中，当加载到，表示构件的承载能力即将降低，称为压溃荷载。工程上通常把两者统称为失稳的临界荷载。工程问题中研究结构稳定问题的目的，在于寻求相应的临界荷载及其临界状态，防止不稳定平衡状态的发生，从而确保结构安全。

图1两类稳定问题

2、两类稳定问题的计算分析方法

结构的第一类稳定问题，在数学上归结为广义特征值问题

（1）

的最小特征对的求解。

式中为结构弹性刚度矩阵；为给定的一组荷载（表示真实外荷载的相对大小）作用时形成的结构几何刚度矩阵（设轴向力以压力为正），用以体现结构的应力对刚度的影响；，是式（1）的特征对。通过广义特征值计算，求出其中的最小特征值，则结构的临界荷载为：

（2）

特征值所对应的特征向量即结构临界状态的失稳模态。

第二类稳定问题，在数学上则归结为一个非线性方程

（3）

的求解。通常采用增量法，把结构的临界荷载分成若干级荷载增量，即

（4）

那么，就任何一级加载而言，荷载一挠度曲线中的相应部分可以近似地认为是直线。干是有理由把一个总体表现为非线性的过程按若干个小的线性过程的迭加进行处理。只要在每个增量步对应的线性过程中计入该过程开始时的全部轴向力影响和应力一应变关系，这种线性化处理的结果也能相当好的逼近原来的非线性过程。因此，增量形式的平衡方程为

（5）

式中是第次加载结束时的结构刚度矩阵，可在第次加载前事先求出，其计算式为

（6）

式中与相同，仅轴向力规定以拉力为正；是结构的大位移刚度矩阵，用以描述结构的变形对刚度的影响。

第级荷载增量作用结束时，结构承受的总荷载和总位移为

(7)

式中和为结构的初始荷载列阵和初始位移列阵。可见，这种方法可以监测结构在加载达到临界荷载过程中的荷载一位移变化以及内力行为。

在第二类稳定问题中，当荷载达到临界值时，荷载一位移曲线的斜率为零；越过极值点后，曲线斜率小干零，因此结构失稳的判别式为

（8）

如果在第次增量作用结束后，结构的总刚度矩阵使式（8）满足，那么前次荷载增量过程的迭加即为结构的临界荷载。如果在增量过程中引入迭代法，刚结构的失稳

判别还应结合收敛准则进行处理，其方法可见文献2。失稳的临界状态一旦确定，则相

应的总变形描述的变形曲线即为相应的失稳模态。

四、稳定问题计算时的整体观点

结构的稳定承载力和它的刚度密切相关。因为刚度是由结构的整体组成所决定的。所以在处理稳定问题时,必须具有整体观点。从局部稳定和整体稳定的相关关系来说,处理稳定问题应有整体观点。局部和整体的相关关系可概括为:整体缺陷促使局部提前失稳,局部失稳反过来又使整体较早丧失承载能力。在结构的优化设计中,要注意缺陷的不利影响。因为国外有学者作过实验分析,考虑缺陷影响,完善杆在整体和局部等稳的长细比之下,临界力降低最多。

五、稳定设计时需要注意的问题

保证结构及其构件的稳定,是钢结构设计的重要内容。《钢结构设计规范》中的许多条文都和稳定问题有关,遵循这些条文的规定,对防止出现结构失稳事故当然是必不可少的。然而,仅仅按规范条文来处理稳定问题还很不够,设计者除了需要对条文规定的依据有一定深度的理解外,还应通晓各种因素对结构和构件稳定性能的影响。因此要弄清稳定基本概念的实质。在实际设计中处理稳定问题时需要注意以下几个问题。

①结构计算简图和适用计算方法所依据的简图应该一致

当所计算的对象和适用方法的简图有出入时,设计者应对简图差异造成的后果做到心中有数,以避免造成事故隐患。

②结构稳定计算和结构布置方案相符合

这个问题是确定桁架、塔架等的杆件出平面稳定时应该十分注意的。即结构布置方案是否确实能够对桁架节点提供平面外位移约束。

③结构稳定计算和构造设计相符合

构造和计算相符合一直是设计者所关注的问题。但是,当涉及稳定性能时,构造上常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如,简支梁的不动铰支座,就强度来说只要能阻止位移并允许梁端在平面内转动;而就整体稳定来说,还要能阻止梁绕纵轴转动。如果梁支座不能有效阻止扭转,则稳定承载力将有所降低。

六、认识与总结

稳定问题对钢结构是一个特别要注意的问题,稳定问题普遍存在于钢结构的设计中，凡是结构中的受压部位，在设计中都必须认真考虑其稳定性。有时，某

一部位从表面上看来并不受压或主要不是受压，但仍然也会出现屈曲失稳问题。这种情况和容易被设计者所忽视，虽然在实践中不一定会酿成重大事故，但因此存在的问题却不能不引起设计和使用者的重视，并予以加固。钢结构的失稳在形式上也具有多样化的特点。另外对于结构来说，它是由各个杆件组成的整体，当一根杆间发生失稳变形时，必然牵动和它刚性连接的其他杆件。因此杆件的稳定性不能就某一根杆件去孤立的分析，而应当考虑其他杆件对它的约束作用。这种约束作用是要从结构的整体分析来确定的，这就是结构稳定的整体性问题。稳定问题的整体性不仅体现在构件之间的相互约束，也表现在维护结构对承重结构的约束作用，这也是一个在设计中应注意的问题。稳定问题还具有相关性的特点，也就是不同失稳模式间的耦合作用。局部稳定和整体稳定间就具有这种相关性。对于有局部缺陷的杆件来说，这种相关性就更加复杂。由于建筑结构所用的钢材并非完全弹性的，因此钢结构的稳定问题还要考虑非弹性性能。

钢结构问题一般有疲劳问题、连接问题和稳定问题三大部分，稳定问题又是重中之重。学习稳定理论一般都是从基本概念学起，接着分别讨论轴心压杆的弯曲屈曲、压弯构件的平面内平面外稳定、刚架稳定、受压构件的扭转屈曲和弯扭屈曲、受弯构件的弯扭屈曲、板的屈曲等。稳定问题不仅有前面所述的建立平衡微分方程的求解方法，还有瑞利-李兹法、迦辽金法、有限元法等近似计算方法。不管何种方法基本概念都是十分重要的，掌握稳定问题的基本概念，把握其实质，对于钢结构稳定概念设计，和避免失稳破坏都具有很重要的意义。

参考文献

陈骥，钢结构稳定理论与设计，科学出版社。

赵雷、张金平，大跨度拱桥施工阶段非线性稳定分析若干问题的探讨。铁道学报，1995，vol..17(1);76～84。

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孙德发、宋谊平、李敏、孙晋山，结构稳定基本概念的若干讨论，黑龙江八一农垦大学学报。

赵雷，结构稳定分析方法的研究，西南交通大学土木工程学院（成都610031）。

夏志斌、潘有昌，结构稳定理论，高等教育出版社。

陈惠发著，周绥平译，钢框架稳定设计，世界图书出版公司。

陈绍藩著，钢结构稳定设计指南，中国建筑工业出版社。

混凝土结构的稳定性计算原理

混凝土结构的稳定性计算原理 一、前言 混凝土结构的稳定性计算是建筑学中的重要组成部分。混凝土结构的 稳定性是指在荷载作用下，结构不发生破坏或者失稳的能力。计算混 凝土结构的稳定性是为了保证结构的安全性，避免人员和财产的损失。本文将对混凝土结构的稳定性计算原理进行详细的阐述。 二、混凝土结构的稳定性计算的基本原理 混凝土结构的稳定性计算基本上是按照以下步骤进行的： 1. 确定结构的荷载 2. 确定结构的内力 3. 确定结构的稳定性 4. 确定结构的尺寸和构造 三、确定结构的荷载 在建筑设计中，荷载是指对于结构体系所施加的所有重力和外力的合力。荷载的种类包括自重、活载、风载、地震载、温度载等。在计算 荷载时，需要根据国家有关规定和标准，对各种荷载进行分类和确定。 四、确定结构的内力 在确定结构的内力时，需要根据荷载作用下结构的受力特点，进行弹

性力学分析计算。弹性力学分析计算包括静力学、动力学、弹性理论、塑性理论等。其中，静力学是最常用的分析方法。在静力学分析中， 通常采用平衡方程和受力平衡方程进行计算。 五、确定结构的稳定性 在确定结构的稳定性时，需要分析结构的承载能力和稳定性能力。承 载能力是指结构在荷载作用下的破坏承载能力，稳定性能力是指结构 在荷载作用下的稳定能力。结构的稳定性分析包括弯曲稳定性、剪切 稳定性、压缩稳定性、扭转稳定性、屈曲稳定性等。在计算稳定性时，要考虑结构的材料和断面性质、受力形式和结构的几何形状等因素。 六、确定结构的尺寸和构造 在确定结构的尺寸和构造时，需要根据结构的荷载和内力计算结果， 确定结构的尺寸和构造。结构的尺寸和构造要满足强度、刚度、稳定 性和经济性的要求。在设计时，还需要考虑施工的可行性和建筑的使 用要求等因素。 七、混凝土结构的稳定性计算的具体方法 混凝土结构的稳定性计算的具体方法包括以下几个方面： 1. 计算结构的荷载：根据建筑设计规范和标准，确定结构所受的各种 荷载。 2. 计算结构的内力：根据荷载作用下结构的受力特点，运用弹性力学 分析方法，计算结构的内力。

浅谈结构稳定理论基本概念

浅谈结构稳定理论基本概念 摘要：结构的稳定性是决定其承载能力的一个特别重要的因素，掌握稳定问题的基本概念，把握其实质，对于钢结构稳定概念设计，和避免失稳破坏都具有很重要的意义。 关键词：稳定性；失稳问题；钢结构；强度 Abstract: The stability of the structure is a particularly important factor to determine the carrying capacity. Grasping the basic concepts of stability and its essence hace a very important significance for the stability conceptual design of the steel structure and avoiding the damage of instability.Key words: stability; instability problem; steel structure; strength 一、结构稳定的基本概念及对钢结构的重要性 结构稳定理论就其性质而言属于结构力学的一个分支，其发展过程则与金属结构工程的发展息息相关。钢结构一般由钢板、热轧型钢或冷弯薄壁型钢制造而成的，其具有材料强度高、结构重量轻的特点。因此，稳定性是钢结构的一个突出问题。在各类钢结构中，都会遇到稳定问题。对这个问题处理不好，将造成不应有的损失。现代工程史上不乏因失稳而造成的钢结构事故，其中影响较大的是1907年加拿大魁北克一座钢结构大桥坠河事件和1978年美国哈特福特城体育馆网架坠落事件等，在此不再详述。建筑结构所用的钢材是弹塑性材料，具有很大的塑性变形能力。当结构因抗拉强度不足而破坏时，破坏前呈现较大变形。但是当结构因受压稳定性不足而破坏时，可能在失稳前只有很小的变形，即呈脆性破坏的特征。 总之，钢结构的稳定性是决定其承载能力的一个特别重要的因素，研究如何充分发挥钢结构稳定性能的潜力和完善稳定计算理论，对指导生产实践都具有十分重要的意义。 二、稳定问题和强度问题的区别与联系 1、稳定问题和强度问题的基本概念 任何结构体系在荷载作用下都应处在稳定平衡状态，否则偶然的扰动都可能使结构产生过大的变形而失稳，这是不能容许的。在实际工程设计中强度问题也是一个重要的问题，它与稳定问题的异同可通过以下解释来说明。 强度问题是指结构或单个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，因此其实质是一个应力问题。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，对刚才则取它的屈服点。求最大应力时，对于绝大部分结构，常以未变形的结构作为计

结构稳定理论知识点整理

结构稳定理论知识点整理 ●杆件失稳 1.什么是稳定？ ●稳定问题的类型 ●稳定问题的研究 1)稳定问题研究特点 2)一阶分析法和二阶分析法的区别 3)稳定问题研究方法 ●静力法 ●能量法（依托能量准则） ●能量守恒原理 ●势能驻值原理 ●最小势能原理 ●瑞利-利兹法 ●伽辽金法 ●动力法 ●稳定问题和强度问题的区别？ 2.什么是失稳？ ●失稳类型 1)弯曲失稳 ●弹性失稳（符合胡克定律应力应变线性关系） ●理想情况 ●理想轴心压杆弯曲失稳 ●考虑工况 ●弹性支撑轴心压杆弯曲失稳 ●初始缺陷对轴心压杆临界荷载的影响 ●初始几何缺陷 ●残余应力的影响 ●变截面轴心压杆弯曲失稳 ●压弯构件（梁柱）弯矩作用平面内弯曲失稳（体现柱的特点） ●失稳类型：极值点失稳，构件的极限荷载同时受到最大轴力与 最大弯矩的控制。 ●临界荷载的求解方法 ●边缘屈服准则

●数值积分法 ●不同横向荷载作用下压弯构件的最大挠度与弯矩 ●二阶弯矩：考虑轴压力及纵向弯曲变形影响的弯矩。与构 件两端所作用的轴力P的大小有关。P越大，所引起的二阶 附加弯矩效应越强，构件上的最大弯矩也就越大，反之相 反。 ●一阶弯矩：不考虑轴压力及纵向弯曲变形影响的弯矩 ●一阶弯矩和二阶弯矩的关系：二阶弯矩是一阶弯矩乘以含 轴力的方大系数 ●压弯构件的等效弯矩系数 ●概念：不同荷载压弯构件等效弯矩可以看作在原受弯构件 一阶最大弯矩M0的基础上乘以了一个含有轴力P的放大系 数，这个放大系数就是压弯构件等效系数。 ●压弯构件弯矩作用平面内弯曲失稳的承载力公式构建方法 ●①冷弯薄壁型钢压弯构——基于边缘屈服准则的弹性稳定 相关计算公式 ●②普通热轧型钢压弯构件──基于极限强度准则的弹塑性稳 定相关计算公式 ●非弹性失稳（弹塑性失稳） 2)扭转失稳 ●什么时候发生扭转：外力不通过剪切中心，绕剪切中心轴扭转 ●剪切中心的概念 ●剪切中心的特点和确定方法 ●扭转的特点 ●扭转的类型 ●自由扭转 ●自由扭转的特点 ●自由扭转的刚度方程 ●约束扭转 ●约束扭转的特点 ●约束扭转的刚度方程 ●轴心压杆扭转失稳 ●扭转失稳历程 ●理想轴心压杆弹性扭转失稳临界荷载 ●考虑缺陷 ●扭转失稳设计准则（换算长细比法）

北京市第二十四中学高中通用技术《技术与设计2》1.2《稳固结构的探析》教案 苏教版

二十四中教学案例纸

教学过程教师：（观看幻灯片）来看一下这些图片，在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的物体。是什么原因出现了图上所示的现象？ 学生发言：这些物体失去了平衡。 教师：在台风来之前它是稳定的！是什么原因出现了不平衡状态？ 学生发言：是台风把它们吹倒了！ [引出问题]：那到底什么样的结构是稳定的，什么样的结构又是不稳定的？ 第二节稳固结构的探析 新课内容： 结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状态的能力。 台风过后，部分结构却完好无损，这又说明，有的结构稳定，有的结构不稳定。 想一想： 结构的稳定性与什么因素有关？填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因。（P012） 物体受到的外力不稳定的主要因素

广告牌重力、风力底座小、重心高、受风面积大 落地灯重力、撞击力底座小、重心高 重力、撞击力底座小、重心高 底小口大的空竹 篓 （一）影响结构稳定性的主要因素： [实验探究1]：学生拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。 因素一：支撑面积的大小 1.稳定性与支撑面积的大小有关，支撑面越大越稳定，越小越不稳定。 A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较大的底座。 [引导学生得出结论]：结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大,稳定。 B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？ 生：思考回答 师：大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。

结构力学的柱的稳定与失稳解析

结构力学的柱的稳定与失稳解析结构力学是研究物体在外力作用下的力学性能和行为的学科。柱是 一种常见的结构元件，广泛应用于建筑、航空航天、机械等领域。在 设计和分析柱结构时，了解柱的稳定性和失稳行为是非常重要的。本 文将从理论和实践的角度探讨柱的稳定与失稳解析。 一、柱的稳定概念及分类 柱的稳定是指柱在外力作用下，不发生不稳定现象或局部破坏，能 够保持原有形状和极限强度的能力。柱的稳定分为完全稳定和部分稳 定两类。 完全稳定的柱是指柱在外力作用下，不发生任何形状的变化和扭曲，保持初始长度和几何形状。在完全稳定的情况下，柱仅受压应力作用，应力沿柱轴线均匀分布。此时柱的稳定性完全由初始几何形状和材料 强度决定。 部分稳定的柱是指柱在外力作用下，产生轻微的形状变化和扭曲， 但不引起整体破坏。部分稳定柱的稳定性除与初始几何形状和材料强 度有关外，还与柱的几何缺陷、加载条件、荷载形式等因素紧密相关。 二、柱稳定分析方法 1. 线性理论方法

线性理论方法是基于线弹性假设，将柱结构看作刚度恒定且线弹性的杆件进行分析。利用线性理论方法可以得出柱的临界加载和稳定失效情况。常用的线性理论方法有欧拉公式、约束能量法等。 欧拉公式是应用最广泛的线性理论方法之一，它给出了柱临界加载条件与几何形状之间的关系。欧拉公式表达式为Pcr = π²EI / L²，其中Pcr为临界加载，E为柱材料的弹性模量，I为柱截面的惯性矩，L为柱的长度。 2. 非线性理论方法 线性理论方法只适用于理想情况下的柱稳定分析，而实际工程中柱的稳定行为常常是非线性的。非线性理论方法包括弹塑性理论、屈曲分析等，可以更准确地描述柱的稳定性和失稳现象。 弹塑性理论是将材料的线弹性和塑性变形特性结合，提供了更真实的柱稳定分析方法。在弹塑性理论中，考虑了材料的屈服强度、应力应变曲线等因素，可以更贴近实际工程中柱的稳定行为。 屈曲分析是一种基于数值方法的非线性稳定性分析技术。通过应用有限元方法和数值分析技术，可以对柱的稳定性进行详细的分析和计算。屈曲分析可以考虑不同工况和荷载情况下的柱的稳定性，对工程设计和优化提供了重要的参考依据。 三、柱失稳行为与应对措施 失稳是指柱在外力的作用下，出现形状变化和破坏现象。柱的失稳行为通常包括屈曲、侧扭、屈曲扭转等。

钢结构稳定-理论与设计教学设计

钢结构稳定-理论与设计教学设计 一、教学目标 本教学设计旨在通过理论讲解和实践操作，让学生掌握钢结构稳定的相关理论知识和设计方法，能够独立完成简单的钢结构稳定计算和设计。具体目标如下： 1.掌握钢结构稳定的理论知识，包括稳定性基本概念、稳定失效形式、 稳定分析方法等； 2.掌握钢结构稳定设计的基本方法和相关规范，包括LRFD规范、ASD 规范、中国国家标准等； 3.能够独立完成钢结构稳定的计算和设计，包括稳定性分析、引伸性稳 定、弯曲扭曲耦合稳定、局部稳定等。 二、教学内容 1.钢结构稳定的基本概念和稳定失效形式稳定性定义和基本原理压 杆稳定、压弯稳定、剪切稳定、扭转稳定等失效形式 2.钢结构稳定的分析方法直接稳定分析方法引伸性稳定分析方法 弯曲扭曲耦合稳定分析方法局部稳定分析方法 3.钢结构稳定设计方法和规范 LRFD规范和ASD规范的基本概念和应 用中国国家标准的应用钢结构稳定设计的实际应用案例 三、教学方法 1.案例研究法，通过案例分析练习，让学生了解稳定性分析和设计的具 体应用。 2.现场实践教学法，通过参观工程现场和实地勘察，让学生了解结构实 际施工的情况，更好地掌握设计方法和规范。

3.理论教学与实践操作相结合，通过讲解理论知识和操作实践，让学生 深入理解稳定性分析和设计。 四、教学资源 1.课件，包括对应章节的知识点总结、案例分析和练习题等。 2.相关规范和标准，包括LRFD规范、ASD规范、中国国家标准等。 3.案例分析中所涉及到的工程设计图纸和相关数据。 五、教学评估 1.期中测试，测试平时所学的理论知识和实际应用方法。 2.稳定性分析与设计实验，让学生在指导下独立完成稳定性分析和设计 工作，并据此评估学生的操作能力和技术水平。 3.总结性论文，让学生自己确定一个稳定性问题进行研究，并写一篇有 一定深度的论文加以分析。 六、教学时长 本教学设计涵盖了钢结构稳定的基本理论知识和设计方法，预计总时长为30学时，其中实践操作时间不少于1/3。 七、教学团队 1.主讲人：一名具有丰富工程实际经验的教授或高级工程师，主要负责 讲授理论知识和设计方法，指导学生完成实践操作和论文写作等。 2.助教：至少一名熟悉钢结构稳定理论和常用软件的助教，主要负责指 导学生实践操作和完成练习题等。

整体稳定性讲解

结构的整体稳定性 1概述 结构的整体稳定性指结构的整体工作能力，以及抵御抗倾覆、抗连续坍塌的能力。 结构的失稳破坏是一种突然破坏，人们没有办法发觉及采取补救措施，所以其导致的后果往往比较严重。正因为如此，在实际工程中不允许结构发生失稳破坏。 1.1稳定性的分析层次 在对某个结构进行稳定性分析，实际上应该包括两个层次。 （一）是单根构件的稳定性分析。比如一根柱子、网壳结构的一根杆件、一个格构柱（桅杆）等。单根构件的稳定通常可以根据规范提供的公式进行设计。不过对于由多根构件组成的格构柱等子结构，还是需要做试验及有限元分析。 （二）是整个结构的稳定分析。比如整个网壳结构、混凝土壳结构等结构整体的稳定性分析。整体稳定性分析目前只能根据有限元计算来实现。 1.2整体稳定性分析的内容 通常，稳定性分析包括两个部分：Buckling分析和非线性“荷载-位移”全过程跟踪分析。 （1）Buckling分析（屈曲分析是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临介荷载和屈曲结构发生屈曲响应时的模态形状的技术。） Buckling分析是一种理论解，是从纯理论的角度衡量一个理想结构的稳定承载力及对应的失稳模态。目前几乎所有的有限元软件都可以实现这个功能。Buckling分析不需要复杂的计算过程，所以比较省时省力，可以在理论上对结构的稳定承载力进行初期的预测。但是由于Buckling分析得到的是非保守结果，偏于不安全，所以一般不能直接应用于实际工程。

但是Buckling又是整体稳定性分析中不可缺少的一步，因为一方面Buckling可以初步预测结构的稳定承载力，为后期非线性稳定分析施加的荷载提供依据；另一方面Buckling分析可以得到结构的屈曲模态，为后期非线性稳定分析提供结构初始几何缺陷分布。 （2）非线性稳定分析 由于Buckling分析是线性的，所以它不可以考虑构件的材料非线性，所以如果在发生屈曲之前部分构件进入塑性状态，那么Buckling也是无法模拟的。所以必须利用非线性有限元理论对结构进行考虑初始几何缺陷、材料弹塑性等实际因素的稳定性分析。 目前应用较多的是利用弧长法对结构进行“荷载-位移”全过程跟踪技术，来达到计算结构整体稳定承载力的目的。 由于弧长法属于一种非线性求解方法，而且在非线性稳定分析中通常需要考虑几何非线性、材料非线性及弹塑性，所以通常需要求助于通用有限元软件。比如ANSYS、ABAQUS、NASTRAN、ADINA等。 在这些通用有限元软件中，可以较好的计算结构的屈曲前、屈曲后性能。通常通过“荷载-位移”曲线来判断计算结果的合理性及结构的极限稳定承载力。通过有限元软件不但可以较好的对结构进行非线性稳定分析，同时还可以考虑初始几何缺陷、材料非线性、材料弹塑性等问题。基本上可以实现对结构的真实模拟分析。 1.3整体稳定性分析的关键问题 结构的整体稳定性分析是很长时间以来一直备受关注的课题，而且在今后很长的段之间内仍将是热门研究对象。这是因为结构整体稳定承载力的影响因素很多，例如：初始几何缺陷、焊接应力、材料非线性、荷载形式等。所以很多问题需要大家深入考虑。 2钢结构的整体稳定性 在钢结构的可能破坏形式中，属于失稳破坏的形式包括：结构和构件的整体

结构稳定概述(结构稳定原理)

第1章结构稳定概述 工程结构或其构件除了应该具有足够的强度和刚度外，还应有足够的稳定性，以确保结构的安全。结构的强度是指结构在荷载作用下抵抗破坏的能力；结构的刚度是指结构在荷载作用下抵抗变形的能力；而结构的稳定性则是指结构在荷载作用下，保持原有平衡状态的能力。在工程实际中曾发生过一些由于结构失去稳定性而造成破坏的工程事故，所以研究结构及其构件的稳定性问题，与研究其强度和刚度具有同样的重要性。 1.1 稳定问题的一般概念 结构物及其构件在荷载作用下，外力和内力必须保持平衡，稳定分析就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外界干扰下，将偏离其平衡位置，当外界干扰除去后，仍能自动回到其初始平衡位置时，则其平衡状态是稳定的；而当外界干扰除去后，不能自动回到其初始平衡位置时，则其平衡状态是不稳定的。当结构或构件处在不稳定平衡状态时，任何小的干扰都会使结构或构件发生很大的变形，从而丧失承载能力，这种情况称为失稳，或者称为屈曲。 结构的稳定问题不同于强度问题，结构或构件有时会在远低于材料强度极限的外力作用下发生失稳。因此，结构的失稳与结构材料的强度没有密切的关系。 结构稳定问题可分为两类： 第一类稳定问题（质变失稳）—结构失稳前的平衡形式成为不稳定，出现了新的与失稳前平衡形式有本质区别的平衡形式，结构的内力和变形都产生了突然性变化。结构丧失第一类稳定性又称为分支点失稳。 第二类稳定问题（量变失稳）—结构失稳时，其变形将大大发展（数量上的变化），而不会出现新的变形形式，即结构的平衡形式不发生质的变化。结构丧失第二类稳定性又称为极值点失稳。 无论是结构丧失第一类稳定性还是第二类稳定性，对于工程结构来说都是不能容许的。结构失稳以后将不能维持原有的工作状态，甚至丧失承载能力，而且其变形通常急剧增加导致结构破坏。因此，在工程结构设计中除了要考虑结构的 116

混凝土结构稳定性原理

混凝土结构稳定性原理 一、引言 混凝土结构是现代建筑中最常用的一种结构形式，其施工简便、耐久 性强、承载能力大等优点，使得混凝土结构得到广泛应用。然而，在 混凝土结构设计和施工过程中，要注意混凝土结构的稳定性问题，以 保证其安全性和长期稳定性。本文将从混凝土结构的稳定性原理、影 响因素、计算方法等方面进行详细阐述。 二、混凝土结构稳定性原理 1.稳定性概念 稳定性是指结构在受到外力作用后，其形状、位置和大小不发生明显 改变的能力。在混凝土结构中，稳定性是指结构在受到外力作用后， 能够保持原有的形状和位置，不会发生倾覆、翻转、滑移等失稳现象。 2.稳定性原理 混凝土结构的稳定性原理是基于牛顿第三定律和受力平衡原理的基础上，通过分析结构的受力情况来确定结构是否稳定。具体而言，混凝

土结构在受到外力作用时，应满足以下条件： （1）结构内部各部位应能够承受外力，并将其传递到基础上； （2）结构应具有足够的刚度和强度，以抵抗外力的作用； （3）结构的中心重心应位于基础内部，以避免倾覆或滑移。 3.稳定性分析 混凝土结构的稳定性分析主要是通过计算结构的受力情况，来确定结构的稳定性。具体而言，稳定性分析包括以下几个方面： （1）结构内力分析：通过计算结构的内力分布情况，来确定结构的强度和稳定性； （2）结构位移分析：通过分析结构的变形情况，来确定结构的刚度和稳定性； （3）结构受力分析：通过分析结构受到的外力和支座反力，来确定结构的稳定性。 三、混凝土结构稳定性影响因素

1.荷载类型 混凝土结构的稳定性受到荷载类型的影响。在设计和施工过程中，应 根据实际情况选择合适的荷载类型，并合理分配荷载，以保证结构的 稳定性和安全性。 2.结构形式 混凝土结构的稳定性也受到结构形式的影响。不同的结构形式具有不 同的受力特点，因此在设计和施工过程中，应根据实际情况选择合适 的结构形式，并进行合理的优化设计，以保证结构的稳定性和安全性。 3.材料性能 混凝土结构的稳定性还受到材料性能的影响。在设计和施工过程中， 应根据实际情况选择合适的混凝土配合比和钢筋材料，并进行合理的 施工和养护，以保证结构的稳定性和安全性。 4.环境因素 混凝土结构的稳定性也受到环境因素的影响。在设计和施工过程中， 应考虑结构所处环境的特点，合理采取防护措施，以保证结构的稳定

《结构稳定理论》复习思考题——含答案-

《结构稳定理论》复习思考题 第一章 1、两种极限状态是指哪两种极限状态？ 承载力极限状态和正常使用极限状态 2、承载力极限状态包括哪些内容？ （1）结构构件或链接因材料强度被超过而破坏 （2）结构转变为机动体系 （3）整个结构或者其中一部分作为缸体失去平衡而倾覆 （4）结构或者构件是趋稳定 （5）结构出现过度塑性变形，不适于继续承载 （6）在重复荷载作用下构件疲劳断裂 3、什么是一阶分析？什么是二阶分析？ 一介分析：对绝大数结构，常以为变形的结构作为计算简图进行分析，所得的变形和作用的关系是线性的。二阶分析：而某些结构，入账啦结构，必须用变形后的结构作为计算依据，作用与变形成非线性关系。4、强度和稳定问题有什么区别？ 强度和稳定问题问题虽然均属于承载力极限状态问题，但是两者之间的概念不同。强度问题是盈利问题，而稳定问题要找出作用与结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态。 5、稳定问题有哪些特点？进行稳定分析时，需要区分静定和超静定结构吗？ 特点： 1.稳定问题采用二阶分析， 2.不能用叠加原理 3.稳定问题不用区分静定和超净定 6、结构稳定问题有哪三类？ 分支点失稳、极值点失稳、跃越失稳 7、什么是分支点稳定？什么是极值点稳定？什么是跃越稳定？ 理想轴心压杆和理想的中缅内受压的平板失稳均属于分支点失稳 当没有出现有直线平衡状态向玩去平衡状态过渡的分支点，构件弯曲变形的性质始终不变，成为极值点失稳 这种结构有一个平衡位行突然跳到另一个非临近的平衡位行的失稳现象。 8、什么是临界状态？ 结构有稳定平衡到不稳定平衡的界限状态成为临界状态。 9、通过一个简单的例题归纳总结静力法的基本原理和基本方法？P8-P10 10、什么能量守恒原理？什么是势能驻值原理？基于势能驻值原理的方法有哪些？ 保守体系处在平衡状态时，储存于结构体系中的应变能等于外力所做的 功——能量守恒原理 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——势能驻

工程力学中的结构力学稳定性分析

工程力学中的结构力学稳定性分析在工程力学中，结构力学稳定性分析是一个重要的研究领域。通过 对结构的受力和变形进行分析，评估结构在承受外力作用下的稳定性，为工程设计提供有效的指导和优化方案。本文将从力学稳定性的基本 原理、应用方法和实际案例等方面进行探讨。 一、力学稳定性的基本原理 工程力学中的力学稳定性是指结构在外力作用下保持平衡和稳定的 能力。力学稳定性分析考虑的主要因素包括结构的几何形状、受力状 况及其材料特性等。在设计过程中，有效的力学稳定性分析能够避免 结构因承受过大压力而发生变形破裂或倒塌等事故。 力学稳定性分析的基本原理是基于结构拟静力平衡条件和平衡状态 下能量最小原理。结构在平衡状态下，内力和外力之间应满足一定的 关系。通过应力和应变的分析，可以确定结构的稳定性边界，即结构 变形或破坏的临界条件。 二、结构力学稳定性分析的应用方法 1. 基于线性弹性理论的稳定性分析 线性弹性理论假设结构在受力作用下的变形是线性的，且材料具有 线弹性特性。基于此理论，可以建立结构的有限元模型，并利用数值 计算方法进行力学稳定性分析。通过求解结构的特征值问题，可以确 定结构的临界荷载和稳定性边界。

2. 基于非线性力学的稳定性分析 当结构受到较大的位移和应变时，线性弹性理论可能无法准确描述结构的力学行为。此时，需要采用非线性力学的稳定性分析方法。例如，可以引入材料的非线性特性，考虑材料的屈曲和稳定性失效等因素，进一步提高分析结果的准确性。 三、实际案例：桥梁稳定性分析 为了更好地理解工程力学中的结构力学稳定性分析，我们以桥梁为例进行实际案例分析。 以一座跨越江河的桥梁为研究对象，通过测量和建模，得到桥梁的几何形状和材料特性。在加载分析中，考虑桥梁承受的交通载荷和水流冲击力等外力作用。基于线性弹性理论，通过有限元分析方法对桥梁进行力学稳定性分析。 通过稳定性分析，我们可以得知桥梁的临界荷载和变形情况。如果发现存在超出桥梁设计荷载的问题或结构稳定性边界过小，需要进行结构优化设计。例如，可以通过增加桥梁的横向支撑、调整结构的刚度分布等方式，提高桥梁的稳定性。 四、结论 工程力学中的结构力学稳定性分析是保证结构安全性和可靠性的重要手段。通过基于力学原理的分析方法，可以有效评估结构在受力作用下的稳定性，并提供优化设计的依据。在实际工程中，力学稳定性

考虑初始缺陷的网格结构的非线性稳定性理论及其应用

考虑初始缺陷的网格结构的非线性稳定性理论及其应用 考虑初始缺陷的网格结构的非线性稳定性理论及其应用 随着工业技术的发展和人们对高质量产品的需求增加，研究网格结构的非线性稳定性成为一个重要的课题。网格结构（Lattice structure）由多个交叉连接的梁、柱组成，具有 轻质、高强度和良好的耐久性等优点。然而，由于制造过程中的误差或原始设计中的缺陷，这些网格结构容易出现非线性失稳现象，影响其力学性能和使用寿命。 非线性稳定性是指物体在外部加载下可能发生的突然失稳。网格结构在受到压缩或扭曲力时，其初始缺陷可能导致结构的不稳定性，使其无法承受额外的负荷。因此，研究考虑初始缺陷的网格结构的非线性稳定性理论显得尤为重要。 首先，我们需要了解网格结构的初始缺陷和其对非线性失稳的影响。初始缺陷包括制造过程中的尺寸偏差、焊接结合处的不完整性等。这些缺陷会导致网格结构中的应力集中、形状变化和稳定性下降。在受到外部压力作用时，这些初始缺陷可能会诱发弹性-塑性变形，使网格结构失去稳定性。 接下来，我们需要建立非线性稳定性的数学模型来描述受到初始缺陷影响的网格结构。通常采用的模型是应用能量方法和变分原理，基于最小势能原则。通过将网格结构分解为小单元，并引入适当的变量和边界条件，我们可以建立一个关于位移场的非线性稳定性方程。然后，我们可以利用数值方法求解这个方程，并分析其解的非线性稳定性。 在获得了网格结构的非线性稳定性理论之后，可以将其应用于工程实践中。其中一个重要的应用是结构设计的优化。通过考虑初始缺陷对网格结构的影响，在设计过程中优化结构的

材料分布和几何形状，从而提高结构的非线性稳定性。另外，这一理论也可以用于评估网格结构的可靠性和安全性。通过分析初始缺陷对结构稳定性的影响，可以提前检测可能的失稳问题，并采取相应的措施避免结构的失效。 总之，考虑初始缺陷的网格结构的非线性稳定性理论在现代工程中具有重要的理论和应用价值。它能够揭示网格结构在外部加载下的非线性失稳行为，并为结构设计和评估提供重要的参考。随着数值计算方法和科学技术的不断进步，相信将来我们能够更好地理解和应用这一理论，为实现更安全、高效的网格结构设计做出贡献 综上所述，非线性稳定性理论在考虑初始缺陷的网格结构中具有重要的理论和应用价值。通过建立数学模型和采用数值方法，我们能够分析和评估网格结构在外部加载下的非线性失稳行为。这一理论可以应用于结构设计的优化，提高结构的非线性稳定性，并用于评估结构的可靠性和安全性。随着科学技术的不断进步，我们相信将来能够更好地理解和应用这一理论，为实现更安全、高效的网格结构设计做出贡献

工程力学中的刚度与结构稳定性

工程力学中的刚度与结构稳定性工程力学是研究物体在受力作用下的变形和运动规律的一门学科， 它在实际工程中有着广泛的应用。其中，刚度和结构稳定性是工程力 学中两个重要的概念。本文将探讨刚度与结构稳定性在工程中的意义 以及它们所涉及的理论与实践。 一、刚度的概念与应用 刚度是指物体抵抗外力变形的能力，也可以理解为物体对应力或应 变的响应程度。刚度越大，物体受力时的变形越小，反之，则变形较大。在工程实践中，刚度对于结构的安全性和可靠性起着重要的作用。 1. 刚度的计算与评估 工程中，我们经常需要计算和评估结构的刚度。根据材料的力学性 质和结构的几何形状，可以使用包括弹性力学、材料力学等理论来计 算刚度。通过这些计算，我们可以了解到结构在受力时的变形情况， 从而评估结构的稳定性和可靠性。 2. 刚度与结构设计 在工程设计中，合理地选择和设计结构的刚度十分关键。如果刚度 设计不合理，结构容易出现变形过大、破坏或失稳的问题。因此，针 对不同的工程需求，我们需要选择合适的材料和结构形式，以达到所 需的刚度水平。 二、结构稳定性的研究与应用

结构稳定性是指结构在受力作用下不发生失稳和破坏的能力。具有 良好结构稳定性的工程结构能够保持其原有的几何形状和力学性能， 不会因外力影响而产生过大的变形或破坏。 1. 结构稳定失效形式 结构稳定性的失效形式包括屈曲、侧扭、挤压和局部稳定性等。屈 曲是结构整体发生弯曲失稳，侧扭是结构因剪力作用发生转动而失稳，挤压是指结构在受压作用下发生压杆失稳，局部稳定性则是指结构在 局部部位发生失稳。 2. 结构稳定性的评估与提高 对于结构的稳定性评估，我们通常采用计算和试验两种方法。计算 方法通过数值分析和理论推导等手段对结构进行评估；试验方法则是 通过实际载荷测试和模型试验等手段来验证结构的稳定性。 提高结构稳定性的方法包括选择适当的结构形式、增加材料的刚度 和强度、增加结构构件的截面尺寸和壁厚等。这些方法可以有效地提 高工程结构的稳定性，减少失稳和破坏的风险。 三、刚度与结构稳定性的关系 刚度与结构稳定性在工程力学中密切相关。刚度的不足可能导致结 构的稳定性下降，进而引发失稳和破坏；相反地，过大的刚度也可能 对结构的稳定性产生负面影响。

谈钢结构设计中整体稳定和局部稳定 余晓红

谈钢结构设计中整体稳定和局部稳定余晓红 摘要：建筑行业在发展过程中，规模比较大，所使用的钢结构应用比较广泛， 钢结构构件的稳定性直接影响整个建筑结构的安全，所以在建筑设计过程中需要 稳定钢结构，实现整体建筑符合施工标准，但是钢结构在使用过程中自身存在不 稳定性，容易出现安全事故，所以本文主要研究钢结构在使用过程中，使用一定 方式提升整体以及局部的稳定性，提升建筑质量。 关键词：钢结构；整体稳定；局部稳定 引言： 建筑工程在施工中需要使用钢结构完成建筑，城市的发展，高层建筑物的兴起，都需要使用稳定的钢结构，保证建设安全，但是因为钢结构自身缺陷，会出 现各种安全问题，影响人们的居住环境。工作人员需要使用恰当的技术对钢结构 进行处理，提升稳定性，根据实际情况使用合适的加固方法完成建设。 1钢结构稳定性概述 在建设中强度主要是指构件在平稳状态中出现的应力，是否在材料的强度设 计值限制范围中，所以强度可以称之为应力作用，强度的大小与材料有关[1]。针 对于稳定性，所呈现的特点与强度不一样，主要是外部荷载与内部结构出现碰撞，出现不稳定现象，产生变形等情况，所以稳定性可以称之为变形作用，比如建筑 结构中使用的轴压柱，在不平衡的状态下将会影响轴压柱出现弯曲，破坏建筑的 整体结构。 图1 钢结构 首先钢结构构件强度计算，同时需要计算构件的整体稳定性和局部稳定性进 行分析，构件的稳定性会不会影响整体的结构，需要从建筑的整体研究，同时在 计算分析的时候，需要注意钢结构的其他特点，当所计算楼层各柱轴心压力设计 值之和乘以按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移的积与产生层间的所计 算及以上各层的水平力之和乘以所计算楼层的高度的积的比值大于0.1时，应进 行二阶弹性分析，此种分析过程中的作用性比较明显，最关键的是结构的柔性产 生的大变形量，对结构内力的影响不能忽视，同时注意使用迭加原理，能够对结 构的弹性进行计算。在此过程中需要对失稳以及整体的刚性进行分析，使用轴心 压杆的稳定计算法计算临界压力，在计算的过程中将相关概念理解，能够快速解 决失稳现象，新型钢结构在市场中不断应用，所起的效果更加明显，提升结构的 稳定性。 2钢结构稳定设计 2.1对钢结构的整体进行设计 钢结构稳定性直接影响整个建筑结构的安全质量，所以在设计过程中需要将 结构中包含的所有组成部分考虑在内，实现整体体系的稳定性，达到规范要求， 目前我国很多钢结构在设计的时候主要使用平面体系，比如在设计门式钢架结构 的时候使用此种体系[2]。为了防止失稳现象的出现，需要将整体结构考虑在内， 设计支撑构件，有针对性的完成设计，保证平面结构中所使用的构件结构布置在 计算过程中实现一致。针对于塔架的设计，需要使用平面桁架，同时设置横隔装 置与杆件，注意两者之间的稳定性，保证塔架满足规范要求。 2.2实用计算 在设计中所使用的计算简图应该与结构中所受力状态一致，能够保证结构在

浅谈钢结构构件的稳定性

浅谈钢结构构件的稳定性 摘要：针对钢结构构件的稳定性问题，阐述了有关钢结构的基本概念，分析了影响钢结构稳定性的相关因素，并简述了钢结构稳定性设计的原则和特点，并对稳定性设计中的前沿问题进行了归纳总结。 关键词：钢结构, 稳定性 Abstract: aiming at the problems of the stability of the steel structure components, this paper expounds the basic concept of the steel structure, and analyzes the impact of steel structure stability of related factors, and describes the principle of design of stability steel structure and features, and stability in the design of a frontier has summarized. Keywords: steel structure and stability 钢结构构件与传统的砖砌或混凝土结构相比，具有抗震度高，节省空间，工程成本低廉等优势。高强度钢材的研发生产，设计施工技术的进步以及计算机辅助设计的成熟为钢结构体系的发展和广发应用提供了充足的条件。在钢结构构件迅猛发展的过程中，其稳定性问题逐凸显，本文就此阐释了一些相关的基本概念，并对钢结构构件稳定性的问题作了具体的分析。 一、钢结构构件稳定性的相关概念 1. 稳定性问题的概念和分类 稳定性问题是指钢结构在受到外界扰动的情况下能否恢复到初始状态的性能，而与之相对应的，失衡就是钢结构从初始的平衡状态移动至另外一个平衡位置，无法恢复到原始的状态。失衡的类型主要分为三种：第一种是分支点失稳，一般情况下，窄梁，圆环等都容易发生这种失稳；第二种是极值点失稳，钢结构的偏心受压构丧失稳定性属于这种失稳，这种失稳现象在现实中极为普遍，在实际操作中，常常把它作为第一种失稳状况来处理；第三种失稳情况成为跃越失稳，与上述两种失稳情形不同，它是在初始的平衡状态被破坏之后直接进入到下一种平衡状态。 区分钢结构构件失稳的类型性质具有重要的意义，因为这样才能采用正确的方法估算出结构整体的稳定承载力。在设计上为轴心受压的钢结构构件，在实际使用中无法做到完全避免弯曲和变形，因此承载压力的作用点也会变为偏心，要

探究结构-结构的稳定性

探究结构-结构的稳定性 结构的稳定性 ——通过技术试验分析影响结构稳定性的主要因素 一、教学对象分析： 1、基础水平分析：本课的教学对象为高二级学生。学生知道了什么是结构及结构的 基本受力形式，能理解“平衡”（“结构的稳定性”中的关键一词）的涵义。同时，学生 了解什么是技术试验，并能进行简单的技术试验。不足的是，学生以前并未写过正式的 技术试验报告，此方面缺乏锻炼。 2、学习能力分析：思维活跃，面对问题时能想出各种解决办法；具备一定的逻辑思 维能力，能通过对比、归纳等方法整理试验数据，获取知识；懂得一定的合作技能，能在 小组合作中完成学习任务，获得进步。 二、教学目标分析： 《普通高中技术课程标准》对本节教学的要求是：“能通过技术试验分析影响结构稳 定性的因素，并写出试验报告。”亦即：①通过技术试验定性分析哪些因素会影响到结构 的稳定性。仅要求学生能了解这些因素，并不要求学生理解这些因素为什么会影响结构的 稳定性。②要求学生掌握通过技术试验这一重要手段解决技术问题的方法。③要求学生学 会写技术试验报告，将技术活动中获取的数据记录、处理，以获得结论。结合学生的实际 情况，现将本节课的教学目标阐述如下：知识与技能：知道影响结构稳定性的主要因素（重心位置、支撑面积大小、结构的形状等）。过程与方法：经历技术试验分析影响结 构稳定性因素的过程，学会通过技术试验这一重要手段解决技术问题的方法；经历对试 验数据的记录、整理、分析、归纳，学习数据处理的方法。情感态度与价值观：通过试 验分析数据形成结论，感受实践与理论的相辅相成。通过写技术试验报告养成科学严谨 负责的学习态度。 本节内容是在“认识结构”学习的基础上，为使学生进一步深入认识结构而设计的。 稳定性作为结构的两大重要性质之一，在结构设计中至关重要。而分析哪些因素影响结构 的稳定，是进行结构稳定性设计的前提条件。因此，学习本节内容将为后续的结构设计奠 定基础。 结构的稳定性在教材中的定义是：指结构在荷载的作用下维持其原有的平衡状态的能力。“荷载”是一个技术领域的专有名词，因此需向学生解释清楚。而定义中的“维持”，是指在外力撤消之后结构会恢复到原来的平衡状态。 本节内容主要是让学生在了解了什么是结构稳定性的基础上，根据生活经验进行猜想，然后利用“控制变量试验法”进行技术试验，并分析有哪些因素会影响结构的稳定性。 教学重点：通过技术试验分析影响结构稳定性的主要因素。

建筑钢结构稳定性

浅谈建筑钢结构稳定性 【摘要】本文关于建筑钢结构稳定性，从钢结构稳定性的概念、钢结构设计的原则、钢结构稳定性的分析方法、钢结构稳定性设计的经验四个大项展开论述，从而使钢结构稳定设计不断完善。 【关键词】钢结构；稳定性；结构设计 我国正处于经济快速发展阶段，大量的建筑尤其是工业建筑应用钢结构的越来越多。工业建筑钢结构的稳定问题在结构设计中，设计人员应该注重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问题，并且针对问题论述了产生的原因。钢结构的稳定性设计、在各种类型的钢结构中，由于结构失稳造成的伤亡事故时有发生、为了更好地保证钢结构稳定设计中构件不失稳定，保证工程质量及使用安全，有必要对钢结构的稳定性设计进行详细探讨。 一、钢结构稳定性的概念 钢结构强度小或失稳都会造成结构破坏，但是强度与稳定的概念并不相同、钢结构的强度是一个应力问题，指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载引起的最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度、钢材以其屈服点作为极限强度、而稳定是一个变形问题，构件所受外部荷载与结构内部抵抗力间是不稳定的，关键是找出这一不稳定的平衡状态，避免变形急剧增长而发生失稳破坏。确定结构体系、柱网：钢结构体系的确定主要考虑两个方面：横

向结构系统和纵向结构系统。横向系统需要综合考虑建筑使用要求、刚度要求、结构受力情况、材料选用等具体情况来确定；纵向系统一般由相关构件如柱及其支撑、压架、车梁及制动梁或桁架、墙梁等组成、柱网则需要依据建筑使用要求、经济柱距及跨度、建筑美观等方面要求来设计、其它方面的考虑还包括造价、跨度、制作安装难度等。 二、钢结构设计的基本原则 建筑钢结构的设计必须符合一定的原则，确保所设计的结构合理，安全可靠。①所做结构设计应符合建筑物的使用要求，有足够的强度、刚度和稳定性，有良好的耐久性；②所设计结构应尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，应便于运输、便于维护，减少成本；③尽量注意美观，对于外露结构有一定建筑美学要求。 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。 （一）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，如行架和框架都是如此。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。事故都和没有设置适当的支撑而

钢结构稳定设计分析-贾珺

钢结构稳定设计分析-贾珺 湖北工业大学研究生考试答题纸 考试科目结构稳定理论与设计 研究生姓名贾珺 学号120120310 任课教师柯长仁 学院、专业土木学院市政工程 成绩 二〇一三年 6 月16 日 钢结构稳定设计分析 贾珺 （湖北工业大学，土木工程与建筑学院，湖北武汉 430068) 摘要：稳定性设计是钢结构设计中的一个重要环节。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，将会造成不应有的工程事故。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，并且应该懂得如何解决这些问题，只有这样在设计中才能更好地处理钢结构稳定问题。 关键词：钢结构；稳定；设计 0 引言 钢材是优良的建筑结构材料，当前，随着我国国民经济的快速发展和建筑结构技术的不断创新与应用，出现了许多大跨度和高层高耸的建筑物或构筑物，在这些建筑结构中大量采用了钢结构设计。由于钢材的造价较高为节省用钢量，在满足要求的前提下，钢构件越来越趋于截面尺寸小、细长和壁薄，而细长且壁薄的杆件很容易发生失稳若失稳，区域扩大则会导致整体结构坍塌。所以，深入研究钢结构的稳定问题和改进设计方法，在工程建设中有重要的现实意义。 1钢结构稳定设计的基本概念 1.1 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，这属于一个变形问题。 1.2 钢结构失稳的分类 （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，理想的受弯构件及受压的圆柱壳的失稳也属于此类失稳形式； （2）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。 1.3 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，以更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。 （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，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子