伴随着科技的发展和施工工艺的完善,高强混凝土的应用变得比较普遍,高强钢筋在工程中的应用也变得很广泛,因此,为了实现建筑的美观和空间利用效率的需求,细长柱在工程中的应用越来越多,稳定问题变得越来越突出,必须要引起重视并进行深入的研究。钢筋混凝土结构由稳定条件控制的极限状态也更为常见(特别是在大跨度和高层建筑结构中);随着西部大开发战略的逐步深入,我国的公路桥梁事业不断地向西部和山区发展,高桥墩大跨度桥梁出现得比较频繁,桥墩的稳定问题也引起了工程师们的重视。
由于建筑物的初始倾斜,荷载作用的初始偏心以及其他初始缺陷,细长柱或抗侧刚度弱的框架会在水平荷载作用下产生水平方向上的位移。例如,在风荷载或地震作用下,这种水平位移又在竖向荷载作用下被进一步放大,在水平方向上产生了一定的附加水平位移,使得结构变形快速增长,这种现象称为二阶效应[1],此时荷载与变形的关系已经不是线性关系,属于二阶非线性问题的范畴,随着这种结构变形的发展,最终将导致结构丧失继续承载的能力而失稳。1970年,美国的一所位于弗吉尼亚州的学校体育馆发生倒塌事故,并是在已经投入使用了7年的情况下突然倒塌,后来在分析倒塌原因时发现该项目稳定验算时未考虑混凝土徐变,而正是混凝土徐变使得该结构稳定承载力降低而发生失稳[2]。1978年,美国的一座位于美国康涅狄格州哈特福特市的体育馆发生破坏事故,其结构形式采用网架结构,结构平面尺寸92 m×110 m,属于大跨度网架,破坏原因为杆件受压而发生屈曲[3]。我国此类失稳事故也时有发生。1988年,在山西省太原市发生了一起网架塌落破坏事故,该网架平面尺寸为13.2 m×17.99 m,其在施工过程中突然发生局部倒塌,后来在分析事故原因时发现,塌落处网架腹杆受压达到材料的强度极限而发生屈曲失稳[4];2012年,北京市朝阳区某在建钢结构房屋因发生局部失稳而倒塌,事故造成4人死亡、6人受伤,这起事故在当时造成了很坏的影响。因此,对结构的稳定问题进行深入分析和研究是很有必要的,也是必须引起充分重视的。(www.xing528.com)
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