建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與應(yīng)用

前言

　　喪失穩(wěn)定是鋼結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的重要項(xiàng)目，由于其復(fù)雜性，它也是鋼結(jié)構(gòu)失效事故的重要原因?！　′摻Y(jié)構(gòu)失穩(wěn)可以分為三個(gè)層次：結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)、桿件失穩(wěn)和組成構(gòu)件的部件（實(shí)腹構(gòu)件的板件、格構(gòu)式構(gòu)件的肢件和綴材）失穩(wěn)。構(gòu)件局部失穩(wěn)和構(gòu)件穩(wěn)定之間的關(guān)系，已經(jīng)研究得比較充分，表現(xiàn)在屈曲后強(qiáng)度的利用和局部與整體之間的相關(guān)關(guān)系。構(gòu)件作為一個(gè)局部，它的失穩(wěn)和結(jié)構(gòu)整體承載力之間的關(guān)系要復(fù)雜一些。最典型的結(jié)構(gòu)，即人們時(shí)常分析的三鉸框架，一根柱子失穩(wěn)就是整體失穩(wěn)。多跨單層框架有側(cè)移失穩(wěn)時(shí)，過(guò)去對(duì)每根柱分別確定其計(jì)算長(zhǎng)度，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到失穩(wěn)時(shí)各柱柱頇同時(shí)側(cè)移，應(yīng)該從層剛度來(lái)分析，也就是說(shuō)應(yīng)以整體穩(wěn)定為設(shè)計(jì)依據(jù)。多層框架的穩(wěn)定計(jì)算也同樣從單柱穩(wěn)定逐漸向整體穩(wěn)定靠近。單個(gè)柱在意外作用（如沖擊）下失效，并不立即造成整個(gè)框架失穩(wěn)。局部和整體承載力之間存在較大差距。挖掘框架的承載力儲(chǔ)備，是學(xué)術(shù)界多年來(lái)的追求，并且取得了不小的成果?！　?961年布加勒斯特跨長(zhǎng)93.5 m的球形穹頂網(wǎng)殼坍塌，震動(dòng)了工程界，它表明網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定亟待研究。雖然事故起源于局部積雪造成局部性破壞，但經(jīng)過(guò)傳播后很快導(dǎo)致整體失穩(wěn)?！　【C合以上情況，整體失穩(wěn)是眾多類型鋼結(jié)構(gòu)承載能力的極限，應(yīng)該成為設(shè)計(jì)工作的關(guān)注點(diǎn)。以往論述結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的書，都以構(gòu)件為分析對(duì)象，羅永峰教授主編的這本《建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與應(yīng)用》（以下簡(jiǎn)稱“本書”）著重論述各類鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性能和計(jì)算方法，是一本適應(yīng)當(dāng)前需要的獨(dú)具特色的書。

內(nèi)容概要

　　《建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與應(yīng)用》是為滿足建筑鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析的工程應(yīng)用需要而編寫的。全書共分8章，首先介紹大型建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性特征、整體穩(wěn)定性分析方法及發(fā)展現(xiàn)狀；之后引入鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析理論；再次分別就目前應(yīng)用最為廣泛的幾種鋼結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)定性進(jìn)行論述，并給出其各自穩(wěn)定性的實(shí)用設(shè)計(jì)方法及提高其穩(wěn)定性的措施，包括鋼拱結(jié)構(gòu)、多高層鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、弦支穹頂結(jié)構(gòu)、塔桅鋼結(jié)構(gòu)；最后以案例形式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定事故分析?！督ㄖ摻Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與應(yīng)用》系統(tǒng)地介紹了不同鋼結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)定性特點(diǎn)和分析方法，可供鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員參考使用，同時(shí)亦可作為結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的本科生、研究生參考閱讀資料選用。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 大型建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1.2 大型鋼結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)特征1.3 大型鋼結(jié)構(gòu)工程穩(wěn)定性分析及應(yīng)用現(xiàn)狀1.4 本書編寫的宗旨和概要參考文獻(xiàn)第2章 鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析理論2.1 鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的特點(diǎn)和類型2.2 鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析模型2.3 鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析方法2.4 鋼結(jié)構(gòu)的缺陷敏感性2.5 鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)傳播2.6 鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算與評(píng)定方法2.7 鋼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性分析參考文獻(xiàn)第3章 鋼拱結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性3.1 鋼拱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用3.2 鋼拱結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析與評(píng)定方法3.3 鋼拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的實(shí)用方法3.4 提高大型鋼拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的措施參考文獻(xiàn)第4章 多高層鋼框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性4.1 鋼框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點(diǎn)和構(gòu)成4.2 鋼框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整體穩(wěn)定計(jì)算方法4.3 保證鋼框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的措施參考文獻(xiàn)第5章 鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性5.1 鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性特點(diǎn)及應(yīng)用5.2 鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形體與整體穩(wěn)定性的關(guān)系5.3 鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析與評(píng)定方法5.4 實(shí)際工程網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析5.5 提高網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的措施參考文獻(xiàn)第6章 弦支結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性6.1 弦支結(jié)構(gòu)體系的分類及工程應(yīng)用6.2 弦支結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析與評(píng)定方法6.3 提高弦支結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的措施參考文獻(xiàn)第7章 塔桅鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性7.1 塔桅鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用7.2 塔桅鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析與評(píng)定方法7.3 提高塔桅鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的措施參考文獻(xiàn)第8章 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定事故分析8.1 鋼結(jié)構(gòu)事故的類型及特點(diǎn)8.2 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)事故發(fā)生的原因及失效模式8.3 鋼結(jié)構(gòu)事故實(shí)例概況與調(diào)查分析8.4 防止鋼結(jié)構(gòu)失效和失穩(wěn)事故的措施參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　隨著數(shù)值計(jì)算方法的成熟應(yīng)用，人們可以準(zhǔn)確獲得結(jié)構(gòu)的變形和構(gòu)件的內(nèi)力，進(jìn)行構(gòu)件的設(shè)計(jì)驗(yàn)算。但關(guān)于結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的計(jì)算方法、結(jié)構(gòu)局部穩(wěn)定與整體穩(wěn)定的關(guān)系、整體失穩(wěn)的判定準(zhǔn)則，國(guó)內(nèi)外均經(jīng)歷了一個(gè)曲折的研究發(fā)展過(guò)程?！　?0世紀(jì)70年代之前，由于計(jì)算設(shè)備條件、計(jì)算方法的限制，數(shù)值求解技術(shù)難以得到廣泛應(yīng)用。在進(jìn)行大型網(wǎng)殼類結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性分析計(jì)算時(shí)，國(guó)內(nèi)外均采用近似的連續(xù)化法即擬殼法，將網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等代為連續(xù)化的薄殼結(jié)構(gòu)，然后應(yīng)用已有的薄殼結(jié)構(gòu)理論計(jì)算薄殼的穩(wěn)定性臨界荷載，將此臨界荷載作為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定臨界荷載。由于結(jié)構(gòu)形狀、荷載條件、邊界條件、分析方法的限制，理論上能夠得到解析解的連續(xù)薄殼結(jié)構(gòu)很少，同時(shí)由于等代簡(jiǎn)化方法的近似，擬殼法有很大的局限性，這種局限性直接影響了大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用?！　?0年代之后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)值計(jì)算技術(shù)同時(shí)得到迅速發(fā)展，其中工程上應(yīng)用最廣、最具代表的有限元理論迅速興起。國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程師在結(jié)構(gòu)大位移幾何非線性理論、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性理論、非線性平衡方程求解技術(shù)、結(jié)構(gòu)非線性平衡路徑的跟蹤技術(shù)、結(jié)構(gòu)臨界點(diǎn)的搜索與確定、大跨度鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定極限承載力的評(píng)定等方面，進(jìn)行了大量的研究并獲得了眾多研究成果，很多研究成果已被通用有限元軟件采用。目前，非線性有限元理論已成為結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性計(jì)算的主要方法和工具?！　′摻Y(jié)構(gòu)自應(yīng)用以來(lái)，穩(wěn)定性問(wèn)題一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題或控制因素。迄今為止，人們對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究成果主要集中在關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的理論與試驗(yàn)研究。各種構(gòu)件的穩(wěn)定性分析理論和數(shù)值計(jì)算方法已成為現(xiàn)行國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)。然而，關(guān)于一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性分析方法與判定準(zhǔn)則的理論與試驗(yàn)研究，目前雖然已有很多成果，但還不完善，尚缺乏成熟的分析理論和設(shè)計(jì)方法可應(yīng)用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)和規(guī)范的修訂。

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