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自進入20世紀90年代以來,我國鋼結構建筑的發展十分迅速,特別是一些代表城市標志性高層建筑的建成,為鋼結構在我國的發展揭開了新的一頁。如世界第三高的上海88層昆山建筑公司、高420m的金茂大廈業已竣工,現已投入運營。保證結構及其構件的穩定,是鋼結構設計中極其重要的內容。《鋼結構設計規范》很大一部分條文都和穩定問題有關。遵循這些條文的規定,對防止出現結構失穩事故當然是必不可少的。然而,僅按規范條文來處理穩定問題還很不夠。設計者需要對條文的規定有一定深度的理解,通曉各種因數對結構和構件穩定性能的影響本文介紹鋼結構穩定設計的一些基本概念,以求從事鋼結構工程的人員對鋼結構穩定設計的特點建立起明確概念。
喪失穩定一直是鋼結構破壞的主要原因之一。在鋼結構發展的初期階段,1907年發生過加拿大魁北克大橋在施工中破壞的事故,9000t鋼結構全部墜入河中并使75名工人不幸喪失。事故的原因是當時對綴條式組合壓桿的穩定性能缺乏理解,構件的截面積很大(5400cm)而綴條相對過弱(L102*75*905)。現在,將近過了一個世紀,穩定設計的理論和實際都已取得很大進展,一般構件的穩定設計都已有依據可循,鋼結構因失穩而發生的事故卻依然不斷出現。
鋼結構穩定設計的基本概念綜觀失穩事故發生的原因,不外乎兩類情況:一類屬于設計者對結構及構件的穩定性能不夠清楚,對如何保證結構穩定缺少明確概念,造成一般性結構設計中不應有的薄弱環節;另一類是屬于新型結構中出現的新問題,工程界和學術界對此未加以研究,致使設計帶來隨意性,難免發生事故。這兩類情況,應該分別從兩個方面來解決:一是使從事鋼結構工程的人員都對保證鋼結構穩定的重要性和影響結構失穩的各種因素具有明確概念,首先是穩定設計的基礎概念要十分
穩定問題的可靠性研究際結構由于存在各種各樣的隨機缺陷的影響,與理想結構存在差異。對于缺陷敏感性結構,缺陷可能會造成結構穩定性的急劇下降,所以有必要考慮隨機參數的影響,引入可靠度分析方法,進行穩定問題的可靠性研究。
結論鋼結構穩定設計具有和應力問題(即強度問題)不同的許多特點。熟悉這些特點對從事鋼結構工作的工程技術人員來說是十分有益的。本文結合穩定設計中遇到的實際問題概括各個問題的特點。深入理解這概念有助于設計出即能保證穩定而又經濟合理的結構。