第7章钢结构失稳事故

98 第7 章 钢结构的失稳事故 7.1 失稳概念 失稳也称为屈曲，是指钢结构或构件丧失了整体稳定性或局部稳定性，属承载力极限状态的范围。由于钢结构强度高，用它制成的构件比较细长，截面相对较小，组成构件的板件宽而薄，因而在荷载作用下容易失稳成为钢结构最突出的一个特点。因此在钢结构设计中稳定比强度更为重要，它往往对承载力起控制作用。 材料组成构件，构件组成结构。就钢结构的基本构件而言，可分为轴心受力构件（轴拉，轴压），受弯构件和偏心受力构件三大类。其中轴心受拉构件和偏心受拉构件不存在稳定问题，其余构件除强度、刚度外，稳定问题是重点内容。 钢结构工程事故的发生，因失稳破坏者屡见不鲜。在1907 年，加拿大魁北克大桥在施工中破坏，9000t钢结构全部坠入河中，桥上施工的人员有75 人遇难。破坏是由悬臂的受压下弦失稳造成的。大跨的箱形截面钢梁桥曾在1970 年前后出现事故。美 国 哈 特福 特体育 馆网 架 结构，平 面尺 寸 为92m*110m，突然 于1978 年破坏而落 地 ，破坏起因是压杆 屈曲。我国 也不例 外，1988 年太 原 曾发生过 13.2m*17.99m 网 架 塌 落 事故。 钢结构具 有塑 性好 的显 著 特点，当 结构因抗 拉强度不足 而破坏时 ，破坏前有先 兆 ，呈 现较大的变 形。但 当 结构因受压稳定性不足 而破坏时 ，可能 失稳前变 形很 小，呈 现出脆 性破坏特征 。而且 脆 性破坏的突发性也使 得 失稳破坏更具 危 险 性。因此从 事钢结构的工程技 术 人员应 引 起高度的重视 。 7.2 失稳的类型 及 特点 钢结构失稳可分为整体失稳和局部失稳。但 就性质 而言，又 可分为以 下三类。 1． 平 衡 分岔 失稳 完 善 的（即 无 缺 陷 ，挺 直 的）轴心受压构件和完 善 的中面受压平 板的失稳都 属于平 衡 分岔 失稳问题。属于这 一类的还 有理 想 的受弯构件以 及 受压的圆 柱 壳 等 。 平 衡 分岔 失稳也叫 分支 点失稳，称为第一类稳定问题。还 可分为稳定分岔 失稳和不稳定分岔 失稳两 种 。 （1）稳定分岔 失稳 这 类屈曲的特点是有一稳定的平 衡 状态，结构在到 达 临 界 状态时 ，从 未 屈曲的平 衡 位 形过 渡 到 无 限邻 近 的屈曲平 衡 位 形，即 由直 杆 而出现微 变 。此后变 形的进 一步 加大要求 荷载增加。见图 7.1，直 杆 轴心受压和平 面...