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如何把徐州网架强度计算和稳定性计算统一起来?

【发布时间:2016/9/17 7:47:04】

 如何把徐州网架强度计算和稳定性计算统一起来?现行的钢结构设计规范,都是把强度计算和稳定性计算分开进行,它们之间具体有什么关联阿?一直在思索,就是搞不清楚啊。一般意义上说,在柱的设计中,细长柱是稳定控制,粗柱是强度控制,假设钢材的强度超强的话,那么粗柱是不是有可能也是稳定控制阿?如果我们设计的柱构件,强度和稳定性同时控制的话,是不是这样的构件是最优的阿?

观点:网架强度问题和稳定问题应该统一。因为,稳定问题实质上是结构构件变形后计入附加荷载作用的强度问题和刚度问题。
    为什么这么讲呢?这还要从传统理论中稳定问题的概念说起。
1.在大多数稳定方面的书籍中,临界力作为一个重要概念在很多人的脑海里被强化了,相应的,与该临界力相应的屈曲模态的重要性也就被弱化了。这就造成了大多数人错误的认为稳定问题仅仅是求解结构及其构件的临界力的问题。只有少数人意识到,按照传统理论求解所得到的临界荷载 比实际上构件能够承受的荷载大得多,即用临界荷载反算结构构件的内力已超出材料的许用抗拉强度,临界荷载已经失去任何强度的意义。因此,同时求解出临界力和相应的屈曲模态才能算是将稳定分析进行了第一步――屈曲分析。
2.由Timoshenko首先提出的放大系数法能将稳定问题的本质体现的淋漓尽致。
    具体说来,用放大系数法于对结构构件进行承载能力分析的过程如下:首先,确定出结构构件的临界力 和屈曲模态;其次,利用诸屈曲模态的正交性将初始变形分解为与屈曲模态同形的初始变形的迭加;再将诸初始挠曲线各乘自身放大系数 进行二阶放大,最后将诸放大后挠度线性迭加,从而得到最终变形,这样就避免了求解微分方程的困难。
    观察上述过程可以看出,临界力和屈曲模态的求出仅仅是承载能力二阶分析的开始,临界力仅在放大系数中出现过,即仅仅是起到了对一阶变形进行放大从而得到二阶变形的作用。也就是说,如果把杆件从初始变形到最终变形的发展过程,视为由前一附加变形所产生的附加弯矩形成后一附加变形的逐次跟进过程,临界力就可以看作是各截面单位附加变形所需要的附加弯矩了,即临界力在此过程中仅仅起到了“刚度”的作用。
    因此,构件的失稳过程实际上是不断放大的变形与它所带来的附加弯矩的交互作用的过程,这一过程的终点是构件最终达到强度极限和刚度极限。在相互影响的附加弯矩和附加变形的作用下,沿杆长分布弯矩和沿截面分布的应力不断增大,构件的变形也不断增大,从而达到材料的强度极限和构件的允许挠度,导致构件无法继续承担外荷载,最终产生破坏。
    总之,网架结构构件的稳定问题实质上也是强度问题和刚度问题,它不同于一阶分析中强度问题和刚度问题的地方在于,它是变形后计入附加荷载作用的强度问题和刚度问题。实际上,只有说明这层关系,才能避免把“强度问题”和“稳定问题”分开,从而顺利而又简捷地进入结构的二阶分析。