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香港抗震鋼結(jié)構(gòu)支座--鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀

抗震鋼結(jié)構(gòu)支座--鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀

(一)鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀

　　近二三十年來(lái)，高強(qiáng)度鋼材的使用，施工技術(shù)的發(fā)展以及電子計(jì)算機(jī)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(guó)內(nèi)外學(xué)者們關(guān)注的研究領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)幾十年的研究，已取得不少研究成果。迄今為止，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的理論問(wèn)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(duì)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(jì)應(yīng)用上還有待進(jìn)行深入的研究。

　　網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到建筑及海洋工程結(jié)構(gòu)上，但由于其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的原因整體網(wǎng)殼較易破壞變形造成經(jīng)濟(jì)損失。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(gè)非常重要的問(wèn)題，正確地進(jìn)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(jì)是保證網(wǎng)殼的安全性的關(guān)鍵。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的非線性穩(wěn)定性分析一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們研究與注意的焦點(diǎn)，一般利用隨機(jī)缺陷模態(tài)法和一致缺陷模態(tài)法兩種方法對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)各種初始缺陷的影響進(jìn)行研究，基本能描述結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)過(guò)程。但對(duì)于像網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)這類缺陷性敏感結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)和地震作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性研究，由于涉及穩(wěn)定理論和振動(dòng)理論，所以難度較大，目前研究成果還很有限。

　　抗震鋼結(jié)構(gòu)支座-- 大跨度網(wǎng)架拱結(jié)構(gòu)是一種新的大跨度結(jié)構(gòu)，由于大跨度鋼結(jié)構(gòu)體系的可靠性研究涉及較多的力學(xué)和數(shù)學(xué)的知識(shí)，有一定難度，目前其穩(wěn)定性方面的研究成果很少。非線性有限元理論對(duì)大跨度網(wǎng)架拱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了全過(guò)程跟蹤，得出一些具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)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(duì)其研究的深度和廣度還很有限。對(duì)于斜拉單層網(wǎng)殼的穩(wěn)定性，已有研究將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對(duì)柱子的支撐作用及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對(duì)斜拉索在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面的約束簡(jiǎn)化為等效彈簧，對(duì)柱子的穩(wěn)定性進(jìn)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(lái)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(shí)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，實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算中可使用直接驗(yàn)算法和穩(wěn)定設(shè)計(jì)法，對(duì)結(jié)構(gòu)的體系性質(zhì)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性法進(jìn)行計(jì)算，為進(jìn)一步研究提供理論指導(dǎo)。另外，也有學(xué)者從整體穩(wěn)定的角度對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行了研究，得出了一些有益的結(jié)論。

　　(二)鋼結(jié)構(gòu)體抗震鋼結(jié)構(gòu)支座-- 系穩(wěn)定性研究中存在的問(wèn)題

　　鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性研究雖然取得了一定的進(jìn)展，但也存在一些不容忽視的問(wèn)題：

　　1)目前在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究中，梁-柱單元理論已成為主要的研究工具。但梁-柱單元是否能真實(shí)反映網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)還很難說(shuō)，雖然有學(xué)者對(duì)梁-柱單元進(jìn)行過(guò)修正。主要問(wèn)題在于如何反映軸力和彎矩的耦合效應(yīng)。

　　2)在大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的相互關(guān)系也是一個(gè)值得探討的問(wèn)題，目前大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中取一個(gè)統(tǒng)一的穩(wěn)定安全系數(shù)，未反映整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)性。

　　3)預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定設(shè)計(jì)理論還很不完善，目前還沒(méi)有一個(gè)完整合理的理論體系來(lái)分析預(yù)張拉結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。

　　4)鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性研究中存在許多隨機(jī)因素的影響，目前結(jié)構(gòu)隨機(jī)影響分析所處理的問(wèn)題大部分局限于確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)、隨機(jī)荷載輸入這樣一個(gè)格局范圍，而在實(shí)際工程中，由于結(jié)構(gòu)參數(shù)的不確定性，會(huì)引起結(jié)構(gòu)響應(yīng)的顯著差異。所以應(yīng)著眼于考慮隨機(jī)參數(shù)的結(jié)構(gòu)極值失穩(wěn)、干擾型屈曲、跳躍型失穩(wěn)問(wèn)題和考慮隨機(jī)參數(shù)的穹頂網(wǎng)殼的穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行研究。