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臺灣抗震鋼結構支座--鋼結構體系穩定性研究現狀

抗震鋼結構支座--鋼結構體系穩定性研究現狀

(一)鋼結構體系穩定性研究現狀

　　近二三十年來，高強度鋼材的使用，施工技術的發展以及電子計算機的應用使鋼結構體系的發展和廣泛應用成為可能。鋼結構體系的穩定性一直是國內外學者們關注的研究領域。經過幾十年的研究，已取得不少研究成果。迄今為止，對鋼結構基本構件的理論問題的研究已較多，基于各種數值分析的穩定分析已較成熟。但對構件整體穩定和局部穩定的相互作用的理論和設計應用上還有待進行深入的研究。

　　網殼結構越來越廣泛地應用到建筑及海洋工程結構上，但由于其自身的結構特點的原因整體網殼較易破壞變形造成經濟損失。由于結構失穩是網殼結構破壞的重要原因，所以網殼結構的穩定性是一個非常重要的問題，正確地進行網殼結構尤其是單層網殼結構的穩定性分析與設計是保證網殼的安全性的關鍵。網殼結構的非線性穩定性分析一直是國內外學者們研究與注意的焦點，一般利用隨機缺陷模態法和一致缺陷模態法兩種方法對網殼結構各種初始缺陷的影響進行研究，基本能描述結構的失穩過程。但對于像網殼結構這類缺陷性敏感結構在強風和地震作用下的動力穩定性研究，由于涉及穩定理論和振動理論，所以難度較大，目前研究成果還很有限。

　　抗震鋼結構支座-- 大跨度網架拱結構是一種新的大跨度結構，由于大跨度鋼結構體系的可靠性研究涉及較多的力學和數學的知識，有一定難度，目前其穩定性方面的研究成果很少。非線性有限元理論對大跨度網架拱結構的穩定性進行了全過程跟蹤，得出一些具有實際應用價值的結論。斜拉空間網格結構是一種新型的雜交空間結構，目前對其研究的深度和廣度還很有限。對于斜拉單層網殼的穩定性，已有研究將網架結構對柱子的支撐作用及網架結構對斜拉索在網架結構平面的約束簡化為等效彈簧，對柱子的穩定性進行了研究，得出了一些有益的結論。預張拉結構體系也是目前應用越來越多的一種新型結構體系。這種體系的系統理論研究在很大程度上滯后于實際應用，特別是預張拉結構體系的穩定性的研究未引起足夠重視，研究成果還十分有限。預張拉結構體系的初始平衡狀態的穩定性必須引起足夠的重視，預應力索結構體系在工作狀態外荷載的作用下也可能發生失穩破壞，實際設計計算中可使用直接驗算法和穩定設計法，對結構的體系性質和結構穩定性法進行計算，為進一步研究提供理論指導。另外，也有學者從整體穩定的角度對鋼框架結構的穩定問題進行了研究，得出了一些有益的結論。

　　(二)鋼結構體抗震鋼結構支座-- 系穩定性研究中存在的問題

　　鋼結構體系穩定性研究雖然取得了一定的進展，但也存在一些不容忽視的問題：

　　1)目前在網殼結構穩定性的研究中，梁-柱單元理論已成為主要的研究工具。但梁-柱單元是否能真實反映網殼結構的受力狀態還很難說，雖然有學者對梁-柱單元進行過修正。主要問題在于如何反映軸力和彎矩的耦合效應。

　　2)在大跨度結構設計中整體穩定與局部穩定的相互關系也是一個值得探討的問題，目前大跨度結構設計中取一個統一的穩定安全系數，未反映整體穩定與局部穩定的關聯性。

　　3)預張拉結構體系的穩定設計理論還很不完善，目前還沒有一個完整合理的理論體系來分析預張拉結構體系的穩定性。

　　4)鋼結構體系的穩定性研究中存在許多隨機因素的影響，目前結構隨機影響分析所處理的問題大部分局限于確定的結構參數、隨機荷載輸入這樣一個格局范圍，而在實際工程中，由于結構參數的不確定性，會引起結構響應的顯著差異。所以應著眼于考慮隨機參數的結構極值失穩、干擾型屈曲、跳躍型失穩問題和考慮隨機參數的穹頂網殼的穩定問題進行研究。