结构的整体失稳破坏

点击量:   发表时间:2017-07-15 09:29:06

1.关于稳定的概念

结构整体失稳破坏是指作用在结构上的外荷载尚未达到按强度计算得到的结构强度破坏荷载时,结构已不能承担并产生较大的变形,整个结构偏离原来的平位置而倒塌。稳定性的定义为:结构在荷载作用下处于平衡位置,微小外界扰其偏离平衡位置,若外界扰动除去后仍能回复到初始平衡位置,则是稳定;若外界扰动除去后不能恢复到初始平衡位置,且偏离初始平衡位置愈来愈远,则是不稳定的;若外界扰动除去后不能回复到初始平衡位置,但仍能停留在新的平衡位置,则是临界状态,也称随遇平衡。由此可见,钢结构在失稳过程中,变形是迅速持续增长的,结构将在很短时间内破坏甚至倒塌。

2.失稳的类别

失稳破坏是钢结构的主要破坏形式,必须予以充分重视。失稳现象形形色色,其类别因不同的分类方法而异。最常用的,也是最主要的可分为以下五类:

(1)欧拉屈曲。这类失稳的特点是在达到临界状态前,结构保持初始平衡位置,在达到临界状态时,结构从初始的平衡位置过渡到无限临近的新的平衡位置,此后变形的进一步增大,并不一定要求荷载增加。结构在临界状态时出现这类现象称为结构的屈曲。由于结构在该时发生了平衡形式的转移,平衡状态出现分岔,因此也称平衡分枝。这类稳定问题最早由欧拉提出并加以研究,也有称为第一类失稳或欧拉屈曲的,相应的荷载值称为屈曲荷载、平衡分枝荷载或欧拉临界荷载。直杆轴心受压的屈曲属于这种情况。

(2)极值型失稳。这类失稳没有平衡分岔现象。随着荷载的增加,结构变形也增加,而且愈来愈快,直到结构不能承受增加的外荷载。此时,荷载达到极限值。这类稳定问颖柏砍jb笆一拳稳定或压溃,相应的荷载值称为失稳极限荷载,也有称为压溃荷载的。压弯构件受压失稳属于这种情况。

(3)屈曲后极值型失稳。这类失稳在开始时有平衡分岔现象,即发生屈曲,结构屈曲唐并不立即肪坏  坏有比较显著的屈曲后强度,因此能继续祭奠、芏諾靠口,直到出现极值型失稳。薄壁钢构件中受压翼缘板和腹板的失稳属于这种情冗。板件的极限承载力往往比其屈曲荷载大很多,有时可达许多倍,利用种屈曲后强度具有十分重要的经济意义,图3-3分别给出四边支承平直板和微曲板受力至失稳时的典型的荷载-侧移曲线。

(4)有限干扰型屈曲。这类屈曲与屈曲后极值型失稳刚好相反,结构屈曲后力其迅速下降,因此结构如有初始缺陷在受载过程中就会不出现屈曲现象而直接进入承载力较低的极值型失稳。这类失稳也称不稳定分岔屈曲,具有这类失稳类型的结构也称为缺陷敏感型结构。承受轴向荷载的圆柱壳的失稳于这种类型。

5)跳跃型失稳。这类失稳的特点是结构由初始的平衡位置突然跳跃到另一个平衡位置,在跳跃过程中出现很大的位移,使结构的平衡位形发生巨大的变化。承受横向均布压力的球面扁壳的失稳属于这种类型。扁壳失稳后跳跃,并能继续承受大于失稳时的荷载值,这点在实际工程中并无意义。

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