鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀

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近二三十年來,高強度鋼材的使用,施工技術(shù)的發(fā)展以及電子計算機的應(yīng)用使鋼結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和廣泛應(yīng) 用成為可能。鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性一直是國內(nèi)外學(xué)者們關(guān)注的研究領(lǐng)域。經(jīng)過幾十年的研究,已取得不少研究成果。
    迄今為止,對鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的理論問題的研究已較多,基于各種數(shù)值分析的穩(wěn)定分析已較成熟。但對構(gòu)件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的相互作用的理論和設(shè)計應(yīng)用上還有待進行深入的研究。由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)是網(wǎng) 殼結(jié)構(gòu)破壞的重要原因,所以網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是一個非常重要的問題,正確的進行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)尤其是單 層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析與設(shè)計是保證網(wǎng)殼的安全性的關(guān)鍵。自六十年代以來,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的非線性穩(wěn)定性 分析一直是國內(nèi)外學(xué)者們注意的焦點。英、美、德、意大利、澳大利亞、羅馬尼亞、波蘭等國的研究人員 進行了多方面的理論方面的理論分析和研究。各種方法如牛頓-拉斐遜迭代法、弧長法、廣義逆法、人工 彈簧法、自動求解技術(shù)、能量平衡技術(shù)等使跟蹤屈服問題全過程,得到結(jié)構(gòu)的下降段曲線成為可能。國內(nèi)學(xué)者關(guān)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也進行了大量研究。文獻在國外研究的基礎(chǔ)上,通過精確化的理論表達式、合理的路徑平衡跟蹤技術(shù)及迭代策略,實現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的幾何非線性全過程分析,取得了規(guī)律性 的成果。同時利用隨機缺陷模態(tài)法和一致缺陷模態(tài)法兩種方法,對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)各種初始缺陷的影響進行研究, 較好地描述了結(jié)構(gòu)的實際承載過程。也有一些學(xué)者進行了實驗方面的研究,對不同分析方法的有效 性和精確性進行了說明。對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動力失穩(wěn)機理、穩(wěn)定準則、動力后屈曲等問題進行了研究。 對于象網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)這類缺陷性敏感結(jié)構(gòu)在強風和地震作用下的動力穩(wěn)定性研究,由于涉及穩(wěn)定理論和震動理 論,所以難度較大,目前研究成果還很有限。也對空間結(jié)構(gòu)的動力穩(wěn)定問題進行了研究。
     大跨度網(wǎng)架拱結(jié)構(gòu)作為一種新的大跨度結(jié)構(gòu),其穩(wěn)定性方面的研究成果很少。采用非線性有限元理論對大跨度網(wǎng)架拱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行了全過程跟蹤,得出一些具有實際應(yīng)用價值的結(jié)論。斜拉空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 是一種新型的雜交空間結(jié)構(gòu),目前對其研究的深度和廣度還很有限。斜拉單層網(wǎng)殼的穩(wěn)定性需要進一步研究。已有研究將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對柱子的支撐作用及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對斜拉索在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面的約束簡化為等 效彈簧,對柱子的穩(wěn)定性進行了研究,得出了一些有益的結(jié)論。預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系也是目前應(yīng)用越來越多 的一種新型結(jié)構(gòu)體系。這種體系的系統(tǒng)理論研究在很大程度上滯后于實際應(yīng)用,特別是預(yù)張拉結(jié)構(gòu) 體系的穩(wěn)定性的研究未引起足夠重視,研究成果還十分有限。預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系的初始平衡狀 態(tài)的穩(wěn)定性必須引起足夠的重視,預(yù)應(yīng)力索結(jié)構(gòu)體系在工作狀態(tài)外荷載的作用下也可能發(fā)生失穩(wěn)破壞,并對 實際設(shè)計計算提出了兩種方法-直接驗算法和穩(wěn)定設(shè)計法,結(jié)構(gòu)的體系性質(zhì)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性判定方法進行了研究, 為進一步研究提供了一些理論指導(dǎo)。
    另外,也有學(xué)者從整體穩(wěn)定的角度對鋼框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題進行了研究,得出了一些有益的結(jié)論。