大跨度钢构工业厂房结构稳定性设计探析(4)

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曲变形，并伴随着绕扭转中心(剪力中心)轴扭转，也就是所谓丧失弯矩作用平面外的整体稳定或在弯矩作用平面外屈曲。设计压弯构件时应保证不丧失在弯矩作用外的整体稳定。按下式来验算：

　　 局部稳定验算：

　　压弯构件的局部稳定性通常采用限制板件宽(高)厚比的方法来保证，包括翼缘宽厚比和腹板高厚比。

　　a) 翼缘宽厚比验算(工字形截面)：

　　公式：b’/t≤15或13(考虑截面部分塑性发展时)

　　b) 腹板高厚比验算

　　公式：h0/tw<[h0/tw]

　　[h0/tw]=16α0+0.5λx+25(当0≤α0≤1.6)

　　α0=(σmax-σmin)/σmax

　　α0——压应力的不均匀分布的梯度。

　　5.5.3大跨度钢构工业厂房结构稳定性分析中值得关注的几个基本问题

　　5.5.3.1定性预测结构的可能失稳类型

　　许多大跨结构很难从传统的结构形式予以界定,更多是单一结构形式的组合体,很难直观地预测其可能的失稳类型。从定性的角度来看,一个结构是分叉型失稳还是极值型失稳,可以从结构屈曲前的变形特点来分析。分叉型失稳的结构在屈曲发生前,构件变形主要表现为轴向压缩变形,从整个结构宏观反应来看,这种变形非常微小,屈曲前荷载--位移曲线接近于直线;屈曲后的结构将突然变柔,变形发展迅速。极值型失稳的结构,无论杆件还是结构体系,其刚度都是随荷载的施加逐渐变小,屈曲发生前结构会产生明显、不可忽略的变形,屈曲前荷载--位移是呈明显弯曲的非线性曲线。

　　5.5.3.2临界荷载的近似估计

　　在初设阶段,近似估算结构的承载能力范围值是非常重要的。工程师据此可以快速地作出方案比较,缩小方案选择的范围。但是对于稳定问题突出的大跨空间结构,因为结构反应的非线性特性,要作出其临界荷载的估算是非常困难的。然而通过简化模型的分析,还是可能对结构的临界荷载作出近似估算。

　　5.5.3.3从简单模型开始进行非线性分析

　　大跨空间结构由于杆件数量众多,即便是简化模型,其自由度也成千上万,非线性反应特征很明显,在进行结构构件设计之前,必须用有限元方法对结构进行精确的非线性数值分析。对于大跨度结构的非线性分析一般可以从简单模型开始,然后再以此为依据,采用合理的分析模型和求解方法,逐步细化分析模型。

　　6、结语

　　进行大跨度钢构厂房结构稳定分析设计,要求工程师对结构稳定的基本概念、类型、典型结构的失稳及失稳所造成的严重后果等各方面都要有深刻的认识，才能采取合理模型、分析方法和有效求解技术。

　　参考文献：

　　[1]《钢结构设计规范》，GB50017—2003;

　　[2]《钢结构设计规范》,AISC360-05,美国钢结构协会委员会(AISC),2005;

　　[3]《钢结构设计原理》陈绍蕃，科学出版社;

　　[4]陈骥.钢结构稳定理论与设计M.北京:科学出版社,2001;

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　　[6]ChrisJ.Cantes,DesignStrategiesforControllingStructuralInsta-bilitiesJ.InternationalJouranlofSpaceStructure,2000,15(3):167-188。

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