结构受压稳定问题

第４５卷第６期　２００８年１２月　化工设备与管道　ＰＲＯＣＥＳＳ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＰＩＰＩＮＧ　Ｖｏ１．４５　Ｎｏ．６　Ｄｅｅ．２００８　

浮动式叶轮结构旋涡泵不稳定运行的问题解决　

张刚　

（浙江衢化氟化学有限公司，浙江衢州３２４００４）　

摘要：介绍一般旋涡泵的原理、结构特点，旋涡泵浮动式叶轮与流道环端面存在相摩擦现象，叶轮损坏影响了泵　

的性能。分析了叶轮受力情况，在平衡轴向力和保证叶轮与流道环轴向间隙前提下，对叶轮进行定位，延长叶轮的　使用周期，降低维修成本，提高一般旋涡泵运行可靠性。　关键词：旋涡泵；　浮动；　叶轮；　受力分析；　定位　

中图分类号：ＴＱ　０５１．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—３２８１（２００８）０６－００３５－０３　

Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｉｎｓｔａｂｌｅ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｖｏｒｔｅｘ　Ｐｕｍｐ　

ｗｉｔｈ　Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｉｍｐｅｌｌｅｒ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　

ＺＨＡＮＧ　Ｇａｎｇ　

（Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｊｕｈｕａ　Ｆｌｕｏｒｉｎｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｑｕｚｈｏｕ　３２４００４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｖｏｒｔｅｘ　ｐｕｍｐ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ．Ｉｎ　ｖｏｒｔｅｘ　ｐｕｍｐ，ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｏｆ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｔｏ　ｄａｍａｇｅ　ｔｈｅ　ｉｍｐｅｌｌｅｒ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｕｍｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｉｍｐｅｌｌｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｒｉｎｇ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｉｍｐｅｌｌｅｒ，ｉｔ　ｗａｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｅｍｉｓｅ　ｏｆ　ｂａｌａｎｃｉｎｇ　ａｘｉａｌ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｆｉｘｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｘｉａｌ　ｇａｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｉｍｐｅｌｌｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｏｆ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｒｉｎｇ，ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐｅｌｌｅｒ　ｃａｎ　ｐｒｏｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｕｓａｇｅ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐｅｌｌｅｒ，ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｒｅｐａｉｒ　ｃｏｓｔ　ａｎｄ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ｖｏｒｔｅｘ　ｐｕｍｐ；　ｆｌｏａｔｉｎｇ；　ｉｍｐｅｌｌｅｒ；　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｌｏａｄｉｎｇ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　

拱结构平面内的稳定问题研究

1 拱结构平面内的稳定问题研究

摘 要：本文主要对拱结构进行平面内稳定问题的分析，讨论了不同荷载分布情况下拱平面内的线弹性和非线性分析，不同矢跨比在对称和非对称荷载情况下的平面内稳定，以及以两铰拱为例简要的阐述了其在理想的纯压状态和实际的受压与受弯共同作用状态下的简化计算公式。

关键词：拱结构；平面内稳定；荷载性质；矢跨比；两铰拱

0 引言

近年来，大跨空间结构得到了很大的发展，更是为大跨拱式体系提供了广阔的发展舞台，拱是一个以受压为主的构件，能将外部荷载转化为拱轴力，是一种较为合理的受力体系。然而对于拱结构的稳定性问题的研究理论还不是很成熟。当拱所承受的荷载超过其临界荷载时，整个拱就会丧失稳定性，在其平面内发生压弯屈曲，或者倾出平面之外的弯扭侧倾。

拱平面外的稳定往往可以通过设置足够的支撑或者构件之间的相互约束得到保证。但作为竖向的主要承力体系，拱往往跨越很大的跨度而没有面内的支承。平内的稳定难以得到保证，平面内稳定常常是拱结构设计的控制因素。与直杆构件相比，拱的稳定已经不是构件层次上的稳定问题，比一维粱柱构件的稳定问题复杂得多。如轴线形式、截面形式、荷载性质和作用位置、支承条件、矢跨比、长细比、几何缺陷、残余应力等众多影响因素都给拱平面内稳定问题的研究带来极大的难度，虽然许多学者对钢拱平面内稳定的失稳机理和设计理论进行了大量的研究，促进了拱形结构稳定理论的发展，但由于拱的稳定问题研宄难度大，影响因素多，迄今为止并没有形成系统完善的拱形结构的平面内稳定设计理论[1]。本文主要从荷载形式和矢跨比方面对拱结构进行平面内的稳定分析，以及讨论一下关于两铰拱的简要计算方法。

1 不同荷载形式作用下拱结构的平面内稳定分析

1.1 全跨荷载作用下线弹性屈曲分析

采用线弹性屈曲理论来分析拱结构的屈曲承载能力，首先确定结构的不同失稳模态，每一阶失稳模态对应一个失稳时的临界荷载和一种屈曲模态形状，对每一失稳模态建立相应的屈曲平衡微分方程(1)[2]。求解方程特征值得到各阶模态的线弹性屈曲临界荷载。 拱结构平面内的稳定问题研究

第３７卷第２６期　２　０　１　１年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３７　Ｎｏ．２６　Ｓｅｐ．　２０１１　・５７・　

文章编号：１００９—６８２５（２０１　１）２６—００５７—０２　

钢结构稳定问题分析浅议　

张防　宗瑞　

摘要：介绍了钢结构失稳的三种不同类型：平衡分岔失稳、极值点失稳、跨越失稳，结合影响钢结构稳定计算的相关因　

素，探讨了稳定与强度的区别，并阐述了钢结构稳定问题分析原则和特点，以期指导实践。　

关键词：钢结构，稳定性，失稳　

中图分类号：ＴＵ３９１　文献标识码：Ａ　

０　引言　

钢结构以其诸多的良好优点已经成为一种极好的建筑材料。　

但是对于一些存在受压区的结构或构件，如果处理不当，可能会　

引起钢结构的局部或者整体失稳，一旦失稳，结构或者构件的几　

何形状将会出现剧烈改变从而完全丧失承载能力。因此，钢结构　的稳定性能是决定其承载能力的重要因素。　

１　钢结构失稳的类型　

１）第一类失稳，也叫平衡分岔失稳，构件会在同一荷载点出　

现平衡分岔现象。根据构件在屈曲后的荷载一挠度曲线变化的　

不同，平衡分岔失稳又可以分为稳定分岔失稳和不稳定分岔失　

稳。完善的轴心受压构件和薄板的失稳都是属于第一类失稳。　

２）第二类失稳，也叫极值点失稳。具有极值点失稳的构件的　

荷载一挠度曲线只有极值点，没有出现如完善的轴心受压构件的　

不同变形状态的分岔点，构件弯曲变形的性质也没有改变。极值　

点失稳的现象十分普遍，偏心受压构件在弹塑性变形发展到一定　

程度后的失稳都属于极值点失稳。　

３）跃越失稳。跃越失稳既无平衡分岔点，又无极值点，和不　稳定分岔失稳有一些相似的地方，都在丧失稳定平衡之后又跳跃　

到另一个稳定平衡状态。　

正确的区分钢结构的失稳类型，可以更好的评价结构或构件　

的稳定承载能力。　

２钢结构稳定计算的影响因素　

在设计中一般都是将钢结构看成是完善的结构体系，而事实　

上并非如此。影响钢结构稳定计算的因素主要有：构件的几何、　

第３　８卷　２　Ｏ　１　１　第７期　年７月　湖南大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａ１　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　Ｖｏ１．３８，Ｎｏ．７　Ｊｕ１．２　０　１　１　

文章编号：１６７４—２９７４（２０１１）０７—００２５—０６　

轻型门式刚架结构中关于稳定分析问题的探　

宋晓光，刘沈如　，徐丹萍，李自杰，张其林　

（同济大学土木工程学院，上海２０００９２）　

摘　要：针对现行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（ＣＥＣＳ　１０２：２００２）中关于稳定　

分析的部分条款，通过大量系统的有限元分析，指出上述条款中存在的问题，并提出改进的　

建议：１）对单跨门式刚架变截面柱计算长度系数的取值提出了修正，并扩充了取值范围；２）　对带摇摆柱门式刚架变截面柱计算长度放大系数的公式提出了修正；３）对工字形截面构件　

腹板有效宽度系数的公式提出了修正；４）提出了新的风吸力下冷弯薄壁檩条稳定承载力计　

算公式．以上工作为《上海市轻型钢结构技术规程》的修订提供了理论依据．　关键词：轻型门式刚架结构；变截面柱；计算长度系数；摇摆柱；有效宽度；风吸力；冷弯　

薄壁檩条；稳定　中图分类号：ＴＵ３９２．５　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔ－ｗｅｉｇｈｔ　

Ｓｔｅｅ１　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗｉｔｈ　Ｇａｂｌｅｄ　Ｆｒａｍｅｓ　

ＳＯＮＧ　Ｘｉａｏ—ｇｕａｎｇ。ＬＩＵ　Ｓｈｅｎ—ｒｕ　。ＸＵ　Ｄａｎ—ｐｉｎｇ．ＬＩ　Ｚｉ－ｊｉｅ，ＺＨＡＮＧ　Ｑｉ—ｌｉｎ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２。Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｍｅ　ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｌｉｇｈｔ—ｗｅｉｇｈｔ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ