高强钢轴心受压构件整体稳定性研究

GFRP-高强钢圆管截面轴压构件整体稳定性研究GFRP-高强钢圆管截面轴压构件整体稳定性研究摘要：GFRP-高强钢圆管构件在工程结构中被广泛应用，其优异的力学性能使之成为替代传统材料的理想选择。

本文通过对GFRP-高强钢圆管截面轴压构件的整体稳定性进行研究，探讨了其在不同加载条件下的受力特性和承载能力。

关键词：GFRP-高强钢圆管；构件；整体稳定性；轴压；受力特性1. 引言GFRP-高强钢圆管作为一种新型复合材料结构，其结构性能在工程应用中备受关注。

由于其具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，广泛应用于建筑、桥梁等工程结构中。

然而，在一些特殊工况下，圆管截面构件在受到轴向压力作用下会发生整体稳定性失效，导致结构的屈曲和破坏。

因此，研究GFRP-高强钢圆管截面轴压构件的整体稳定性对于工程实践具有重要意义。

2. 受力特性GFRP-高强钢圆管截面轴压构件在受力过程中，首先发生轴向压应力的积累，当压应力超过材料的弹性极限时，构件会发生塑性变形。

随着加载的继续，构件会进一步产生屈曲和破坏。

因此，整体稳定性失效是由材料的塑性变形和屈曲引起的。

3. 承载能力GFRP-高强钢圆管截面轴压构件的承载能力与构件的几何形状、材料特性以及边界条件等因素密切相关。

在标准设计条件下，构件的承载能力主要受到自重和轴向压力的影响。

根据Euler理论，构件的屈曲载荷与其长度平方成反比。

因此，通过增加构件的长度可以提高其承载能力。

同时，GFRP-高强钢圆管的壁厚、直径等几何参数也会对承载能力产生影响，增加壁厚和减小直径可以提高构件的承载能力。

4. 影响因素GFRP-高强钢圆管截面轴压构件的整体稳定性失效受到多种因素的影响。

首先，材料的强度和刚度对整体稳定性具有重要影响。

材料的强度越高，构件的承载能力越大；材料的刚度越高，构件的抗屈曲能力越强。

其次，构件的几何形状也是影响整体稳定性的重要因素。

增加构件的截面半径和壁厚可以提高其整体稳定性。

22(3.14)..()E Il 轴心受压构件整体失稳实验1 实验目的⑴．观察钢管轴心受压丧失稳定的现象过程。

⑵．比较轴心受压极限承载力与长细比的关系。

⑶．实测临界压力P cr 实与理论计算临界压力P cr 理进行比较，并计算其误差值。

2 设备和仪器⑴．100KN 或300KN 微机控制电子万能试验机。

⑵．计算机。

⑶．游标卡尺。

⑷．钢管。

3 实验原理及试件理想的轴心受压构件，当轴心压力小于某一数值时，杆件处于直杆平衡状态，这时假设有任意偶然外力作用并发生了弯曲，偶然外力停止作用后，可能性是：一杆件回复到直杆状态，即为稳定平衡；二是杆件不能恢复到直杆状态处于微弯曲的平衡状态，称为临界平衡状态。

当长细杆轴心受压达到某值时，杆件不能保持平衡，而是不断弯曲直至破坏，这种现象为轴心受压杆失去整体稳定性。

理想的轴心受压杆假设是： 1、杆件本身绝对直杆； 2、材料均质，各向同性；3、无偏心荷载，且在荷载作用之前无初始应力。

临界状态荷载为：cr F =钢结构的实际杆件不可避免地都存在一定的初始缺陷和残余应力，同时材料还可能不均匀，所以稳定承载力不能只按理想情况考虑。

设计规范根据现有的理论考虑了杆件的初弯曲和残余应力，按极限承载力理论进行弹塑性分析。

如图所示是两端铰接、有残余应力和初弯曲的轴心受压构件及其荷载-挠度曲线图。

在弹性受力阶段（oa 1段），荷载N 和最大挠度Ym 关系曲线与只有初弯曲、没有残余应力的弹性曲线完全相同，随着压力的N 增大构件截面中某一点达到钢材屈服强度f y 时，截面开始进入弹塑性状态。

开始屈服时 a1点的平均应力a1=Np/A,低于只有初弯曲而无残余应力的有效比例极限fp =fy-r;当构件凹侧边缘纤维有残余压应力时也低于只有弯曲而无残余应力的a点。

此后弹塑性状态，挠度的增加随N的增加而愈来愈快，直到C1点，此时已不可能再增加N，为了维持平衡，只能卸载，即曲线C1D1下降段。

N-Y曲线的极值点C1表示由稳定平衡过渡到不稳定平衡，相应于C1点的Nu为临界荷载，即极限荷载，它是构件不能维持内力平衡的极限承载力，属于第二类极值点失稳。

建筑钢结构整体稳定性分析【摘要】建筑钢结构是现代建筑工程中常见的结构形式之一，其整体稳定性对建筑的安全性至关重要。

本文首先介绍了建筑钢结构整体稳定性分析的研究背景、意义和目的。

然后概述了建筑钢结构的稳定性分析方法，包括静力分析和动力分析等。

接着分析了影响建筑钢结构整体稳定性的因素，如荷载、结构形式等。

随后通过案例分析展示了建筑钢结构整体稳定性分析的实际应用。

最后总结了建筑钢结构整体稳定性分析的注意事项，强调了在设计和施工过程中应该注意的细节。

结论部分给出了本文的结论，并探讨了未来研究方向。

通过本文的研究，可以更好地了解建筑钢结构的整体稳定性特点，为相关领域的研究提供重要参考。

【关键词】建筑钢结构、整体稳定性、分析方法、影响因素、案例、注意事项、结论、未来研究方向、总结1. 引言1.1 研究背景在日常生活中，我们经常能听到建筑坍塌的消息，这些事件不仅给人们的生命财产造成了损失，也给社会带来了巨大的影响。

对建筑钢结构的整体稳定性进行分析是非常重要的。

只有通过深入研究建筑钢结构的稳定性特点以及影响因素，才能有效预防和避免建筑事故的发生，确保建筑的安全可靠性。

针对这一问题，本文将对建筑钢结构的整体稳定性进行深入分析和研究，为建筑结构的设计和施工提供科学依据。

1.2 研究意义建筑钢结构整体稳定性分析具有重要的研究意义。

建筑钢结构在现代建筑中得到广泛应用，其整体稳定性直接关系到建筑物的安全性和稳定性。

通过对建筑钢结构的整体稳定性进行深入分析，可以为设计师提供有力的依据，确保建筑物在各种外部荷载下都能保持稳定。

随着建筑结构的不断演变和发展，建筑钢结构整体稳定性分析的研究也在不断深化，为建筑结构设计提供更为科学和准确的依据。

建筑钢结构的整体稳定性分析还可以为建筑行业的发展提供技术支持，推动建筑结构设计和施工技术的进步。

深入研究建筑钢结构整体稳定性分析具有重要的理论和实际意义，对建筑工程领域的发展具有积极的促进作用。

建筑钢结构整体稳定性分析【摘要】建筑钢结构的整体稳定性分析是建筑工程中至关重要的研究领域之一。

本文首先探讨了这一分析的重要性，指出了其在保障建筑结构安全稳定方面的关键作用。

接着介绍了建筑钢结构整体稳定性分析的基本原理和方法，以及影响因素和实例分析。

通过对案例的分析，展现了该方法在实际工程中的应用价值。

本文还展望了建筑钢结构整体稳定性分析的发展趋势，指出未来的研究方向和重点。

结论部分再次强调了该分析的重要性和必要性，并总结了研究成果，展望了未来的发展方向。

这些内容将有助于加深人们对建筑钢结构整体稳定性分析的理解，并为相关领域的研究和实践提供指导。

【关键词】建筑钢结构、整体稳定性分析、重要性、研究背景、基本原理、方法、影响因素、实例分析、发展趋势、结论、研究成果、未来发展方向。

1. 引言1.1 建筑钢结构整体稳定性分析的重要性建筑钢结构整体稳定性分析的重要性在于确保建筑物在受到外部影响时能够保持稳定和安全。

钢结构是建筑中常用的一种结构类型，其具有高强度、轻质和施工速度快等优点，但同时也存在着稳定性问题。

如果建筑钢结构的整体稳定性分析不充分，可能会导致结构的崩塌或倒塌，造成严重的人员伤亡和财产损失。

通过对建筑钢结构的整体稳定性进行分析，可以评估结构在不同荷载作用下的稳定性能，提前发现结构存在的潜在问题，并采取相应的措施加以改善。

稳定性分析还有助于优化结构设计，提高结构的抗风、抗震等能力，确保建筑的整体安全性和稳定性。

建筑钢结构整体稳定性分析对于保障建筑物的安全性和可靠性至关重要。

只有通过科学的分析和评估，才能确保建筑物在各种复杂环境下都能保持稳定，为人们的生命和财产安全提供更加坚实的保障。

1.2 建筑钢结构整体稳定性分析的研究背景建筑钢结构是指以钢材为主要材料构建的建筑结构，具有较强的承载能力和抗震性能，被广泛应用于高层建筑、桥梁、厂房等工程领域。

而建筑钢结构的整体稳定性分析则是针对这种结构在承受荷载和外部力作用下的整体稳定性进行研究的一门重要学科。

建筑钢结构整体稳定性分析一、概述建筑钢结构是近年来建筑行业广泛应用的一种结构形式。

它具有重量轻、强度高、耐久性好等诸多优点，而且还具有一定的可再利用性，因此得到了越来越多的应用。

然而建筑钢结构在使用中也有其固有的问题，其中最重要的之一就是整体稳定性。

在这篇文章中，我们将对建筑钢结构的整体稳定性进行分析。

二、建筑钢结构的整体稳定性问题建筑钢结构的整体稳定性指的是结构各部分在承受荷载的情况下，整个结构体系的平衡稳定问题。

在建筑钢结构中，因为材料的特殊性质，其稳定行为会受到多种因素的影响，比如杆件刚度、节点刚度以及弯曲刚度等等。

这些因素的变化都可能导致结构的整体稳定性受到威胁，从而对结构的安全性产生威胁。

在建筑钢结构的设计中，为了保证整体稳定性，需要对结构进行全面、系统的分析和计算。

这种分析和计算需要考虑多种因素，包括结构的几何形状、弹性和塑性的形变特性以及各种边界条件等等。

此外，在进行建筑钢结构的设计时，工程师还需要考虑静力、动力、温度等因素的影响，以确保结构的稳定性。

三、建筑钢结构的整体稳定性分析方法针对建筑钢结构的整体稳定性问题，建筑师和工程师可以采用多种不同的分析方法。

以下是几种主要的分析方法：1.拉压协同分析法拉压协同分析法是一种综合分析法，可以对钢结构的整体稳定性问题进行综合分析。

该分析法主要考虑杆件扭转和侧向屈曲的共同作用，从而计算结构的稳定系数。

在使用此方法时，需要对结构进行全面的模型建立和荷载计算，并合理选择节点和支座位置，以确保计算结果的准确性。

2.弹塑性时程分析法弹塑性时程分析法是一种基于变形能量的分析方法。

该方法主要考虑结构的弹性和塑性形变，在荷载作用下的应力和应变。

在结构的设计中，工程师可以使用此方法来优化结构的整体稳定性，以确保结构的安全性。

3.有限元分析法有限元分析法是一种基于数值方法的分析方法。

该方法主要是通过对结构的分割和分片，将结构分解成许多具有特定性质的有限单元。

建材发展导&!"构轴％受压构件*定性分.袁业宏摘要：阐述了钢结构体系中的稳定性的概念、分类和基本原理，介绍了钢结构轴心受压构件局部失稳的原理、形式和在钢结构设计中相的解s关键词：钢结构体稳定性；局部稳定性钢构具有度高构震性具有良好的塑性和韧性等特点，随着社会的展，钢结构不断得到了广泛的应用，在钢构设计中，受构件占50%以上，轴受压构件的工作也占50%以上，其中，受压构件稳定性成了钢构设计的一突，钢构体系中的受构件稳定性验算已变成了中。

1钢结构轴心受压构件整体稳定性的概念钢结构轴心受压构件是指轴心方向受到压力等构件，钢结构轴心受压构件体稳定性是指构或者构件处于稳定的平衡状态，处平衡位置的构或构件，在任微小界扰动下，将偏离其平衡位置。

当界扰动去除，仍自动回复到初始平衡位置。

这是一种理想状态，可以说构整体处稳定状态。

2失稳的概念及引起钢结构轴心受压构件失稳的主要原因处平衡位置的构或构件，在当界扰动去除，不回复到初始平衡位置，初始平衡状态就是稳定的平衡状态：随遇平衡状态是从稳定状态向稳定状态渡的一中间状态。

构或构件由平衡形的稳定性.从初始平衡位置转变到另一平衡位置，即称屈曲，或称失稳。

引起钢构轴受压构件失稳的主要原因一般有如下几点：2.1构度不构件面度以引起构件失稳。

度这一，解所具有的…钢结构轴心受构件面度，的塑性变形而失去。

轴受构件度验算公:!!#=N/A(!几是指构或者构件在稳定平衡状态下由所引起的应力(或内力)没有超的极限度，因此是一应。

极限度的取取决的特性，钢常取的屈点作极限度。

而，有极的，或者有的轴受，会因面的平应到设计度而失，是度计算起作用。

2.2构度不构件面度以引起构件失稳。

度这一，解所具有变形的o轴受构件的度是用构件"来度的，考虑到轴受构件的截面2个轴向，取面2轴线方向中一方用"咖表示，由此得到构件长细比计算公式仏)碍！［"］,由上式可知：长细比愈小，表示I构件的度愈大，反之刚度愈小。

分析与验证Q460高强钢轴心受压构件稳定性能摘要：随着钢材生产工艺的进步，现代建筑越来越多采用高强度钢材。

高强度钢材和普通强度钢材相比，在生产加工，残余应力，初始几何缺陷等方面存在差别，故稳定性能也存在差异。

如今的结构设计规范主要针对于普通强度钢结构的理论和试验研究。

在高强度钢材钢结构的力学性能还没有具体的设计理论规范。

本文采用ABAQUS数值模拟和理论分析相结合的方法，结合其他文献试验结果对比，研究Q460高强钢焊接H形轴心受压构件的稳定性能。

关键词：高强度钢材；轴心受压；H型截面；钢材稳定性能；有限元建模分析1引言高强度结构钢材是指强度等级≥460MPa，具备强度高，延性好，加工性能良好的钢材[1]。

国内外对高强钢焊接H形柱轴心受压的力学性能进行研究。

1998年，Sivakumaran与Yuan[2]利用有限元分析与试验研究了高强钢构件的局部失稳。

实验钢材采用4种牌号的H型柱，屈服强度从300到700MPa，结果表明Q700钢不适合现行的设计规范。

2011年，Wang[3]等选择了6根用Q460高强钢制作的焊接H形柱，试验研究其轴心受压极限承载力。

分析试验结果表明，焊接H形柱绕弱轴的稳定系数规律大致符合我国《钢结构设计规范》（GB 50017-2013）里的柱子曲线（b类截面）。

钢压杆既有几何缺陷又有力学缺陷。

几何缺陷主要是因为钢杆件并非直杆，会造成一点初弯曲。

另外，由于组合截面导致荷载作用线和杆件轴线不重合，形成初始偏心。

力学缺陷主要有残余应力和初弯曲两种缺陷。

2本文研究内容利用有限元软件ABAQUS对文献[4]的Q460高强钢焊接H形柱（该文献中试件编号为H-5-55-1，尺寸大小为H 245 x 227.75 x 11.54 x 21.33，L= 3000 mm，试验所得到的Pcr= 4357.5KN）的轴压试验进行数值模拟，并将数值结果与试验结果进行比较验证。

先对结构模型进行屈曲分析，得到试件的特征值和其屈曲模态；接着，对结构试件模型加入初始缺陷和残余应力，再进行构件的非线性屈曲分析。

第28卷第7期 V ol.28 No.7 工 程 力 学 2011年 7 月 July 2011 ENGINEERING MECHANICS45———————————————收稿日期：2009-11-24；修改日期：2010-05-07基金项目：大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室研究基金项目(LP0901)作者简介：*施 刚(1977―)，男，安徽铜陵人，副教授，博士，从事钢结构研究(E-mail:********************.cn)； 刘 钊(1985―)，男，山东莱芜人，硕士生，从事钢结构研究(E-mail:*****************)；班慧勇(1985―)，男，内蒙古呼和浩特人，博士生，从事钢结构研究(E-mail:********************)； 张 勇(1970―)，男，安徽阜阳人，副教授，博士，从事钢结构研究(E-mail:136****************)； 石永久(1962―)，男，黑龙江鸡东人，教授，博士，从事钢结构研究(E-mail:******************.cn)； 文章编号：1000-4750(2011)07-0045-08高强度等边角钢轴心受压局部稳定的试验研究*施 刚1,2，刘 钊3，班慧勇1，张 勇3，石永久1，王元清1(1. 清华大学土木工程系，北京 100084；2. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁，大连 116024；3. 北京交通大学土木工程学院，北京 100044)摘 要：该文针对高强度等边角钢的局部稳定受力性能，对Q420热轧等边角钢短柱进行了轴心受压试验。

根据试验结果，该文对角钢肢的弹性嵌固系数的取值进行了研究，并与我国、美国和欧洲钢结构设计规范的相应设计方法和计算公式进行了对比分析。

结果表明：我国钢结构设计规范对于角钢肢的弹性嵌固系数的取值是合理的；美国和欧洲钢结构设计规范的计算结果较为接近，且均低于试验结果，其设计方法安全合理。

高强度钢材钢结构的工程应用及研究进展文玲敏发布时间：2023-05-30T01:49:53.790Z 来源：《工程管理前沿》2023年6期作者：文玲敏[导读] 近年来，随着社会的发展钢材生产工艺有了很大的提高，从而促进了新型高强度结构钢的出现。

超高强度钢材与普通钢材相比，超高强度钢材轴心受压钢柱的整体稳定性更高，承载力更强，强度优势非常明显。

目前在国内外多个建筑取得了成功的应用。

新疆城建（集团）股份有限公司新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830000摘要：近年来，随着社会的发展钢材生产工艺有了很大的提高，从而促进了新型高强度结构钢的出现。

超高强度钢材与普通钢材相比，超高强度钢材轴心受压钢柱的整体稳定性更高，承载力更强，强度优势非常明显。

目前在国内外多个建筑取得了成功的应用。

本文主要对我国钢结构工程中超高强度钢材应用进行了分析，并对高强度钢材钢结构以后研究进展进行阐述，以供参考。

关键词：高强度钢材；钢结构；工程应用；进展高强度结构钢材一般称为“高强钢”，其屈服强度不低于460MPa，同时具有良好的韧性、焊接性、冷弯性能等。

随着钢材强度的增加，构件可以采用较小的截面尺寸，从而降低结构的钢材消耗量，减轻结构自重，扩大建筑的使用空间，具有良好的节能环境效益。

自钢结构出现以来，其发展与生产工艺、材料性能有直接关系，在应用中也不断改善，使钢结构的使用性能、承载力及经济性能得到提升，促使钢结构快速发展。

近年来，随着工艺技术的发展，钢材的加工性能及强度都极大提升，使得钢结构施工中对高强度钢材的应用效果得到不断提升。

一、钢结构技术在建筑工程中的应用（一）建筑工程中钢结构的钢材选择与构件制作钢结构在建筑工程的应用中大多选择低合金、高强度钢材，合金元素少于5%，屈服强度超出275MPa，且可焊性理想。

相对于普通钢材来说，低合金高强度钢没有经过热处理，应用范围较为广泛。

钢材的类型、规格等需要符合国家产品设计要求，且在进入施工场地前需要进行严格的质量检验，检验合格后方能进场。

钢构件稳定性问题分析与设计建议摘要：本文针对钢结构稳定问题及设计人员应掌握的相关基本概念进行了较为深入的剖析，并对避免各失稳问题提出了有效措施，可供相关工程设计人员参考和借鉴。

关键词：钢结构构件;稳定性；失稳现象;节点设计Abstract: This article in view of the steel structure stability problems and design personnel should master the basic concept of the relevant for a more in-depth studiy, and to avoid the instability problems, advances some effective measures, for relevant engineering design personnel for reference.Key Words: steel structure component; Stability; Instability phenomena; Node design近年来，国内外由于在钢结构工程设计时对钢结构稳定问题重视不够，引发的工程事故已不鲜见，图（1）为国内某钢屋盖，因受压上弦杆平面外的支撑布置不足，出现了因平面外失稳而导致的破坏。

影响最大的就是1907年加拿大魁北克一座大桥在施工中发生破坏事故，9000ｔ钢结构全部坠入河中，桥上施工的人员中有75人遇难。

其破坏是由于悬臂的受压下弦失稳造成的。

ａ－屋盖破坏情况ｂ－有屋盖支撑时的屋架上弦平面外计算长度；ｃ－无屋盖支撑时的屋架上弦平面外计算长度注：为上弦杆在屋架平面外的计算长度；为上弦杆的扭转计算长度。

图1某钢结构屋盖的破坏情况［1］设计者的经验不足或对结构及构件的稳定性把握不准，是造成此类事故的根本原因。

1 轴心受压稳定问题1.1轴心受压构件的整体稳定性的基本认识根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定，钢构件的设计必须满足强度、刚度和稳定性要求。