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1、浅析钢结构构件稳定性目录钢结构构件稳定性11引言12稳定性影响因数23稳定性系数的确定23.1 轴心受压构件23.2 受弯构件333拉弯和压弯构件3弯矩作用在平面外的稳定34提高结构，构件的整体稳定性和局部稳定性44.1 增强轴心受压构件稳定性措施44.2 增强受弯构件稳定措施54.3 增强压弯拉弯构件的稳定措施61引言进行工程结构涉及，需要考察其强度条件、刚度条件、稳定性条件等是否满足。钢材具有高强、质轻、力学性能良好的优点，是工程结构的一种极好的建筑材料。在钢结构工程设计中，其稳定问题与强度问题同样重要。其原因在于钢材的强度高用它制造的结构构件质轻、形长而壁薄，因而它们在压（应）力或剪（应
2、）力作用下就有可能失稳。在钢结构的可能破坏形式中，属于失稳破坏的形式包括：结构和构件的整体失稳；结构和构件的局部失稳。当结构在荷载作用下失稳时，如果结构的大部分区域或者几乎整个结构偏离初始平衡位置儿发生大的几何变形或变位，这样的屈曲失稳现象称为结构的整体失稳。当结构在荷载作用下失稳时，如果结构中偏离初始平衡位置的失稳变形仅限于结构的某个或某些局部区域，而其他区域几乎未发生偏离初始平衡位置的变形，也就是说结构的几何外形总体上未发生明显的变化，这样的屈曲失稳现象称为结构的局部失稳。2稳定性影响因数钢结构设计中，影响结构，构件稳定性的因数主要包括内因和外因。其中外因主要是来自外部的荷载及作用，如结构
3、或构件承受的直接荷载，间接荷载以及温度作用，沉陷作用。这类作用对于结构或构件是固有的，几乎是必须直接考虑而不能做任何改变的。对于内部的影响因数，从经验及设计公式中，可以得出结构或构件的稳定性还受自身的截面类型，构件的长细比以及构件自身的物理性质有关，例如弹性模量，截面尺寸，内部的缺陷等等。3稳定性系数的确定稳定系数讨论的是结构，构件的整体稳定系数。3.1 轴心受压构件轴心受压构件的整体稳定系数定义如下：fn-cr-Jy整体稳定系数W值应根据截面分类和构件的长细比，查表求的。稳定系数W值可以拟合柏利(Perry)公式的形式来表达，即：fr-F29=攀=;l+(l+o)-J1O+o)_4*Jy2L
4、JyJVLJ此时W值不再以截面的边缘屈服为准则，而是先按最大强度理论确定出杆的极限承载力后再反算出/值。因此式中的值实质为考虑初弯曲、残余应力等综合影响的等效初弯曲率。但当怎0.215(即20J235/4)时,Perry公式不再适用，规范采用一条近似曲线，使2215与兄=0(。=LO)相衔接,即：=-ax1系数分别等于以041（a类截面）、0.65（b类截面）、0.73（C类截面）和1.35 （d类截面）。3.2 受弯构件受弯构件的整体稳定系数和轴心受压构件的整体稳定系数的定义公式相同。fn_a，（Pb-T-Jy梁的整体稳定系数表达式为：b=lOfy2/JW/Vh）EIy上述整体稳定系数是按弹
5、性理论求得的。研究证明，当求得的仍大于0.6时,梁已进入非弹性工作阶段，整体稳定临界应力有明显的降低，必须对知行进修正。规范规定，当按上述公式或表格确定的%0.6时，用下式求得的对代替如进行梁的整体稳定计算：T=I.07-丝21.0（Pb当梁的整体稳定承载力不足时，可采用加大梁的截面尺寸或增大侧向支承的办法予以解决，前一种方法中尤其是增大受压翼缘的宽度最有效。3.3 拉弯和压弯构件对于拉弯，压弯构件根据弯矩作用不在不用的平面可分为弯矩作用在平面内的稳定计算表达式和弯矩作用在平面外的稳定计算表达式。弯矩作用在平面内的稳定采用化表示其整体稳定系数，%的值通过查表求得，和轴心受压构件的稳定系数相同。
6、弯矩作用在平面外的稳定此情况，有两个稳定计算系数%和必。其中表示弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，Q表示均匀弯曲梁的整体稳定系数。为了设计上的方便，规范对压弯构件的整体稳定系数处采用近似计算公式,这些公式已考虑了构件的弹塑性失稳问题，因此当见大于0.6时不必再换算。（1）工字形截面（含H型钢）双轴对称时：1M4b=1.07:44000235,但不大于1,0单轴对称时：_sr叱X2v,（2%+0.1）414000235式中&=A（A2）,A和右分别为受压翼缘和受拉翼缘对y轴的惯性矩。（2）T形截面弯矩使翼缘受压时双角钢T形：%=1-0.0017/235两板组合T形（含部分T型钢）：=l-0.
7、0022jv235弯矩使翼缘受拉且腹板宽厚比不大于18235z1时：%=l0-000054业/235（3）箱形截面弘=LO4提高结构，构件的整体稳定性和局部稳定性4.1 增强轴心受压构件稳定性措施一、增强轴心受压构件整体稳定措施加强实腹式轴心受压构件的整体稳定性应该从设计入手。首先，不宜将杆件的计算长度设计过长。其次，可以在构件中部设置侧向支承，减小构件的计算长度，调高构件的稳定性。另外，对于组合截面，例如工字形截面轴心受压构件，应尽可能将截面形状设计得开展一些，选用宽薄的板件，以期获得较大的回转半径，减小长细比力。最后，还可以通过两个轴的等稳定性设计，即使44,使构件的控制稳定能力得到提高，
8、这样既可以满足稳定性，有经济合理。二、增强轴心受压构件局部稳定性措施设计时所选截面如不满足规定，一般应调整板件厚度或宽度使其满足要求。对工字形和箱型截面的腹板也可采用设置纵向加劲肋的方法予以加强，以较小板幅的宽度，缩减腹板计算高度。纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置，其一侧外伸宽度不应小于Io,厚度不应小于34/4。纵向加劲肋通常在横向加劲肋之间设置，横向加劲肋的尺寸要求同受弯构件腹板横向加劲肋。所不同的是横向加劲肋间距可放宽到不超过34另一种方法是允许腹板中间部分屈曲，而在计算构件的强度和稳定性时，仅考虑腹板计算高度边缘范围内两侧各位2九廨7万的部分作为有效截面。在计算构件整体稳定系数。时仍用全
9、部截面。若采用小截面验算构件的强度和整体稳定性满足要求，则不再验算腹板的局部稳定。4.2 增强受弯构件稳定措施一、增强受弯构件整体稳定措施（I）提高梁的侧向抗弯刚度抗扭刚度G1和抗翘曲刚度G而材料的弹性模量，剪切模量很难改变，主要是增大4、（、儿，即增大翼缘宽度分散截面。（2）减小梁的跨度乙（3）横向荷载在截面上的作用位置对临界弯矩有影响，一般通过提高。值来增强梁的整体稳定。（4）增大梁支承对位移的约束。二、增强受弯构件局部稳定措施对翼缘的拒不稳定，通常是采用限制翼缘板得宽厚比来保证的，对于腹板的局部稳定，可采用厚度较大的板做腹板，也可采用较薄的板做腹板并在腹板上设置加劲肋。4.3 增强压弯拉弯构件的稳定措施一、增强压弯构件的整体稳定（1）增大轴心受压的稳定系数化，从而需要减小构件的长细比即减小计算长度，增大截面回转半径。（2）增大弯矩作用平面内受压纤维毛截面模量，是截面开展。（3）减小压弯构件的计算长度，从而使截面的最大弯矩减小，提高整体稳定性。二、增强压弯构件的局部稳定由于压弯构件翼缘的受力情况与受弯构件翼缘的受力情况相同，其临界应力计算相同，因此其改善局部稳定的措施也基本相同。对于腹板也主要是通过设置纵向加劲肋来加强其局部稳定性。
