美术资料网分享绘画、雕塑、工艺美术、建筑艺术、书法、篆刻、摄影等行业资料!

建筑百科 | 稳定理论和钢结构设计相结合

时间 : 07-01 投稿人 : 阿远 点击 :

上世纪70年代初我有幸参与我国钢结构设计规范的编制工作,从而开始和稳定理论与稳定设计打交道。此后,规范两次修订和高层钢结构及门式刚架两本规程的编制,我也都躬逢其盛,参与有关稳定课题的研究和条文的拟订。与此同时,70年代来高校开始招收硕士研究生,我和教研室的同志合开钢结构稳定理论课程。80年代招收博士研究生,我又讲授高等结构稳定理论课程。开新课是一个边学边授的过程,为此阅读大量有关稳定分析的论文。理论方面的充电,为解决实际问题提供了条件。回顾三十年学习、授课、研究和从事规范、规程工作的历程,对稳定理论如何溶入钢结构设计,使之密切结合,有一些肤浅体会,借此机会就教于广大同行。

稳定理论和钢结构设计相结合 | 建筑百科

1.树立完整正确的结构稳定概念

防止失稳是钢结构设计的重要任务。设计规范中有关构件计算的条款大多和稳定问题有关。但是仅仅遵守这些条款并不能够保证结构不致失稳,因为规范只涉及最基本的问题,覆盖面不够广。况且对条款的依据缺乏了解者还有可能误用规范,造成差错。树立正确而完整的稳定分析和稳定设计的概念,对设计工作者至关重要。

首先要明确区分强度和稳定的不同性质。TJ17-74规范压杆稳定计算的公式是:

(1)这一表达式反映我们当时对压杆失稳的性质在概念上含混不清,因为N/A并不是应力,不应该用来表示。GBJ17-88规范纠正了这一错误,删去了。但是,如果不仔细体会,只看到公式中的N和A,还可能误认为稳定计算和强度计算一样,是针对杆件某一个截面的验算。

实际上强度计算是一个截面承载力的验算,即应力问题,而稳定计算则是整个杆件的承载力验算。只要从系数由杆件长细比决定,就可以理解。如果杆件是桁架或框架的组成部分,则长细比涉及所计算杆和相邻杆的关系,包括后者的受力情况,也就是涉及到了整个结构。为了使初学者一开始就认清稳定问题的实质,我们在新版钢结构教材中不再按构件分章,而是按极限状态分章。截面承载能力(强度)、单个构件承载能力(稳定性)和整体结构中的压杆和压弯构件,分别列为三章,后一章解决构件的计算长度和整体结构的渊源关系。

第二个概念是:失稳是压力使构件(或结构)刚度下降的结果。当刚度下降为零,构件(或结构)就达到临界状态。试想一根有初弯曲的杆,杆轴的曲线由 表达。在杆两端施加轴压力N后,平衡方程为解之,可得杆中央总挠度为

式中 NE—欧拉临界力,NE=2EI/l2。

当N力达到NE时,挠度将无限增大,表示刚度退化为零,杆件无法保持稳定的平衡。经典力学中失稳的定义是杆件受到外界干扰而偏离平衡位置,在干扰消失后不能恢复原状,甚至持续偏离。干扰究竟是什么,颇有点耐人寻味。在现实结构中,总是存在初弯曲和初偏心等几何缺陷。是否可以理解几何缺陷就是对完善直杆的干扰,不过这些干扰不会消失罢了。压力使杆件刚度下降(弯曲刚度、扭转刚度)是一个重要概念,忽视这一刚度就会造成差错。

Rflüger指出稳定分析和内力分析有以下不同特点[1]:

(1) 稳定问题必须采用二阶分析来代替一阶分析,即不能忽视变形对外力效应的影响;

(2) 叠加原理不适用于稳定分析,因为分析中存在着几何非线性;

(3)静定和超静定结构的区分在稳定分析中没有意义,因为静定结构的稳定分析也涉及到变形问题。这三条区别对于认识稳定问题的本质很有帮助,为此把它写入研究生教材[2]中。

在从事教学和规范、规程工作中感到,仅仅认识稳定分析的特点,对设计工作者还不够,还需要掌握稳定设计的基本特点,或者说三个基本概念[3],即:

(1)结构计算简图和实用计算方法(包括规范给出的方法)所依据的简图应该相一致;

(2)结构稳定计算和结构布置方案相符合;

(3) 结构稳定计算和结构构造设计相符合。

这三点说起来很平常,好像事情本应如此,但是结构设计中违反这三点的事还是很容易发生的 ,因此需要加以强调。

前面已经提到,现实的钢结构构件和稳定理论中理想化的完善杆是有区别的,那就是存在不同性质和不同程度的缺陷。杆件的初弯曲是最常见的几何缺陷,这在确定压杆的?系数时已经有所考虑。对框架结构来说,柱的初始倾斜是颇有影响的几何缺陷。GB50017以假想水平力的方式对此加以考虑。残余应力是影响构件稳定的力学缺陷,GBJ17-88规范把压杆截面划分为三类,是基于残余应力的大小和分布情况确定的,GB50017规范新增d类截面,也是如此。

相关文章

  • 建筑知识 | 水土保持生态建设的实际操作
    建筑知识 | 水土保持生态建设的实际操作

    水土保持的生态建设是本文所论述的对象,通过重点对水土保持的总体规划、重点工程的管理体系以及科学机制的建立三大方面的论述,来阐述生态建设的重要性,重新审视水土保持存在的历史遗留问题,重点建设好水土保持的系统工程是当务之急。  一、水土保持生态建设总体规划  1、宏观调控  水土保持的历史遗留问题是对水土保持的监管不力造成的,同时存在对水土保持的监测方面存在极大...

    234 工程建设监理 项目建设 建设项目 生态环境 公路
  • 建筑教程 | 大木构架制作工程施工工艺标准
    建筑教程 | 大木构架制作工程施工工艺标准

    1.适用范围本工艺标准适用于大木构架中柱、梁、枋、川(穿)、桁(檩)、椽、木基层等的制作工程。2.施工准备2.1 材料及主要机具2.1.1 木材:树种、规格、等级应符合设计和施工规范要求。2.1.2 主要机具有:圆锯机、立锯、平刨机、手提式木工电动圆锯、手电刨、手提式电钻、电动起钉机、电动砂光机、各种钻、木工铅笔、勒线器、墨斗、拖线器、钢卷尺、木折尺、角尺、...

    1754 工程施工 施工工艺 工程质量 木工 施工图纸
  • 建筑知识 | 浅谈水利工程审计风险及其防范措施
    建筑知识 | 浅谈水利工程审计风险及其防范措施

    摘 要:水利工程建设是关系国民经济发展和人民群众生活质量的基础建设。 它是国民经济稳定健康发展、构建和谐社会的基础。 这是经济社会可持续发展的主题。 水利工程审计是一项政策性、专业性、综合性工作。 水利工程普遍具有建设规模大、建设周期长、资金投入大的特点。 如何监督这些资金的合理合法使用是政府和社会关注的焦点。 此外,在审核过程中,要结合水利工程特点,规范水...

    1926 造价管理 预算编制 投标文件 水利工程 投标
  • 建筑理论 | 高层建筑防排烟设计探索
    建筑理论 | 高层建筑防排烟设计探索

    【摘要】在现代高层建筑中,加强对其消防系统的设计已成为不争的事实。而在整个消防系统中,防排烟的设计又是重中之重。因而本文正是基于这一背景,首先分析了加强高层建筑防排烟设计的必要性;其次就高层建筑防排烟设计中存在的不足进行了分析;再次就如何加强高层建筑防排烟工作的开展提出了几点浅见;最后对全文进行了简单的总结。旨在与同行进行业务之间的交流,才能更好地促进高层建...

    1925 建筑 高层建筑设计 脚手架钢管 建筑消防 现代建筑
  • 建筑科普 | 加强建筑装饰工程造价管理的探讨
    建筑科普 | 加强建筑装饰工程造价管理的探讨

    建筑装饰工程在社会生产活动中存在两大问题。其一,是质量投拆;其二,是工程结算纠纷。究其原因,主要是从设计、施工、报价、质量检验直至竣工结算,缺乏完整的统一标准和强有力的监督机制。因此,加强装饰工程造价管理应从以下几个方面人手。一、科学合理地划分土建与装饰项目的施工界线,是加强装饰工程造价管理的首要问题土建与装饰工程在施工中,都存在工序的衔接和接口问题,如果项...

    1056 一建 建筑 施工单位 装饰抹灰 装饰工程造价
  • 建筑常识 | 建筑圈梁设置原则
    建筑常识 | 建筑圈梁设置原则

    ①砖砌体房屋,当檐口标高为5~8m时,应在檐口标高处设置圈梁一道;檐口标高大于8m时,应增加设置数量。②砌块及料石砌体房屋,当檐口标高为4~5m时,应在檐口标高处设置圈梁一道;檐口标高大于5m时,应增加设置数量。③对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋,除檐口或窗顶标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁外,尚应增加设置数量。④多层砌体民用房屋,如宿舍、办公楼等,当层数为...

    1483 建筑 地基基础设计规范 地基基础 砌块 多层
  • 建筑理论 | 建筑居住区绿地面积确定因素
    建筑理论 | 建筑居住区绿地面积确定因素

    (1)宅旁(宅间)绿地面积计算的起止界应符合的规定:绿地边界对宅间路、组团路和小区路算到路边,当小区路设有人行便道时算到便道边,沿居住区路、城市道路则算到红线。距房屋墙脚1.5m。对其它围墙、院墙算到墙脚。(2)道路绿地面积计算,以道路红线内规划的绿地面积为准进行计算。(3)院落式组团绿地面积计算起止界应符合的规定:绿地边界距宅间路、组团路和小区路路边1m。...

    552 建筑 道路红线
  • 建筑学堂 | 模板工安全操作规程内容
    建筑学堂 | 模板工安全操作规程内容

    模板作为建筑施工的重要辅助工程之一,直接关系到工程质量和施工安全。但是模板施工也存在一定的安全隐患,如果操作不当可能会导致严重事故发生。因此,加强模板施工的安全管理,规范模板工人的操作行为至关重要。本文将重点探讨模板施工中的安全风险因素以及相应的安全操作规程,以最大限度地避免安全事故的发生。1、模板支撑不得使用腐朽、扭裂、劈裂的材料。顶撑要垂直,底端平整坚实...

    1060 建筑 施工单位 施工安全 施工技术 安全事故
  • 建筑理论 | 电力工程施工中临时用电安全技术应用
    建筑理论 | 电力工程施工中临时用电安全技术应用

    0引言在现代化工程施工项目中,施工机械设备的使用范围日益普及、施工项目日益复杂,工程用电的总量也在不断扩大。因为施工现场都是临时用电,加上施工过程中的电路规划都是短期的,所以在进行线路铺设、设备架构以及器械配件和电路设置时,技术人员往往对临时用电安全技术不够重视,相关电力防范保护措施力度不够,导致整个工程施工的临时用电不是凑合使用就是强制运行,给工程施工埋下...

    241 工程施工 施工用电 配电箱 塔吊 公路
  • 建筑教学 | 关于水利水电工程施工技术发展的思考
    建筑教学 | 关于水利水电工程施工技术发展的思考

    水电水利工程是我国基础设施建设中最为重要的组成部分之一,其具有投入成本大、建造时间长、施工技术要求高等特点,因而在长时间得到广泛的关注。随着社会主义市场经济的蓬勃发展,人们对水利水电工程的质量要求愈来愈高,也因此水利水电工程受到了社会各个阶层的高度重视,施工作为水利水电工程建造中最重要的环节之一,其技术的发展水平直接影响工程质量。一、水利水电工程施工技术存在...

    804 建筑 施工设备 水电施工 施工技术 工程技术
  • 建筑学堂 | 土地开发整理的基本原则
    建筑学堂 | 土地开发整理的基本原则

    土地开发整理的基本原则?【解答】编制土地开发整理规划应贯彻“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策,贯彻耕地总量动态平衡的要求,并遵循下列原则:a)有利于集约利用土地,提高土地利用率和产出率;b)土地用途必须符合土地利用总体规划的规定;c)综合考虑土地开发整理的社会效益、经济效益和生态效益,坚持土地资源的可持续利用;d)因地制宜,切实可行;e)政府...

    583 建筑学堂 建筑课堂
  • 建筑教程 | 毛石基础材料的选择
    建筑教程 | 毛石基础材料的选择

    毛石基础材料的选择?【解答】一是石块规格的选择,不同规格的石块在砌体中的作用不同,比如大块毛石主要用作砌筑基础骨架,中等毛石主要用作骨架的辅助用石,小块毛石主要起填充作用,只有明确了这一点,实际操作中才能懂得根据石块大小对各部位进行分配,从而避免不加区分、随意地将之堆砌的现象。二是对毛石质量的鉴定与选择,毛石砌体用石应选择质地坚实,无风化剥落、无裂缝、无水锈...

    423 建筑知识
  • 建筑文摘 | 建筑博物馆建筑藏品库区要求
    建筑文摘 | 建筑博物馆建筑藏品库区要求

    藏品库区应由藏品库房、缓冲间、藏品暂存库房、鉴赏室、保管装具贮藏室、管理办公室等部分组成。大、中型馆的藏品宜按质地分间贮藏,每间库房的面积不宜小于50.藏品暂存库房、鉴赏室、贮藏室、办公室等用房应设在藏品库房的总门之外。每间藏品库房应单独设门。窗地面积比不宜大于1/20.珍品库房不宜设窗。藏品库房的净高应为2.4~3m.若有梁或管道等突出物,其底面净高不应低...

    1046 建筑
  • 建筑知识 | 外墙保温工程施工技术现状与对策分析
    建筑知识 | 外墙保温工程施工技术现状与对策分析

    外墙保温技术起源于上世纪40年代的瑞典和德国,至今已有60多年的历史。我国采用外墙保温技术已有多年历史了。到目前为止,国内已有数亿万平方米的工程采用了外墙保温技术,并能够满足节能50%、节能65%设计标准要求或更高节能标准要求。但是,从目前已完工的墙体保温工程质量情况看,无论是墙体外保温工程,还是内保温以及夹芯保温工程都存在不同程度的质量问题,如耐久性不强、...

    1636 施工技术 外墙 工程施工 工程质量 荷载
  • 建筑技术 | 建筑节能与工程造价管理研究
    建筑技术 | 建筑节能与工程造价管理研究

    建筑节能已经成为建筑行业发展的基本要求,也是我国节能的重点。通过对建筑节能现状、节能任务和节能方法等的研究,分析了建筑节能对建设成本的影响,阐述了建筑节能经济性的现实意义;提出工程造价管理适应行业的新发展,应对建筑节能工作的方法。1 我国建筑节能现状基于资源紧张、环境承载力薄弱的国情和受认识、体制、机制和经济发展水平等方面的影响,全国95%以上的既有建筑未进...

    801 建筑 概算定额 造价管理 外墙外保温 节能建筑
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码: