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钢结构的稳定性

钢结构的稳定可分为结构整体的稳定和构件本身的稳定两种情况。

结构整体的稳定,在结构的纵向,主要依靠结构的支撑系统来保证,如钢柱的柱间支撑,钢屋架的上、下弦水平支撑和垂直支撑等。

计算时主要考虑支撑系统能可靠地传递结构纵向的水平荷载(风荷载、地震荷载、厂房吊车荷载等)。

在结构的横向,主要依靠结构自身(框架或排架)的刚度来保证,计算时主要要考虑结构自身能可靠地传递结构横向的水平荷载。

构件本身的稳定主要由构件组成部份的自身刚度来保证。

计算时要保证构件本身及其组成部份(杆件或板件)在荷载作用下不发生屈曲而丧失稳定(这种情况主要发生在受压或压弯构件上)。

在实际计算中,一般是用稳定系数来限制钢材的设计强度。

使构件中的最大应力不大于钢材的设计强度乘以稳定系数后的值。

这样的公式在钢结构的受压和受弯的计算公式中均可见到。

稳定系数是个主要与构件的长细比(杆件)或高厚比(板件)有关的系数,控制了长细
比和高厚比也就等于控制了构件的稳定。

所以说,构件本身的稳定因素主要是构件的计算长度和截面特性,包括平面内和平面外的两个方向。

当然,还应该包括材料的强度和应力的大小。

对钢管的强度和稳定性(整体稳定性)都有影响,当钢管受拉时,其破坏是强度破坏,它能承受的轴向拉力设计值为:N=A*f,其中:A是钢管的截面面积,f是钢材的强度设计值,由于钢管壁厚的减小,必然导致钢管截面面积的减小,从而导致钢管承受的轴向拉力值的减小。

当钢管受压时,其破坏是稳定性破坏,它能承受的压力设计值为:N=φ*f*A,其中:φ是钢管的整体稳定系数,可以根据它的长细比由钢结构设计规范的附表查到,长细比的计算公式是:λ=l/i,l 是它的计算长度,i是截面的回转半径,由于钢管壁厚的减小,必然导致i的减小,因为i=sqrt(I/A),这里的I是钢管的截面惯性矩,A为截面面积,所以由于壁厚的减小,导致了长细比的增大,从而导致了稳定系数φ的减小,最终导致了稳定承载力设计值的
减小。

总的来说,壁厚的减小,对受压承载能力的影响比受拉承载能力的影响大。

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