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整体屈曲与局部屈曲。这意味着什么?
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整体屈曲与局部屈曲。这意味着什么?

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让我们来阐明整体屈曲与局部屈曲的概念。两者有何区别?决定性因素是什么?如何避免潜在危险的稳定性敏感设计?

设计规范规定,如果由变形引起的相关内力或弯矩的增大或结构行为的任何其他变化可以忽略不计,则可对结构采用一阶分析。

为评估该增大是否可以忽略,可使用临界屈曲系数 αcr。当屈曲系数大于 15(塑性设计情况)或大于 10(板件应力处于弹性阶段情况)时,可忽略构件(包括节点)的整体屈曲。

局部屈曲适用于单个板件(加劲板、柱腹板),相应的屈曲系数限值根据设计规范和研究试验确定。当屈曲系数满足以下条件时,局部屈曲的影响可视为可忽略:

  • ≥ 2 - 四边支承板的情况
  • ≥ 3 - 三边支承板的情况
  • ≥ 4 - 两边(相邻边)支承板的情况
  • ≥ 15 - 两边(对边)支承板的情况

在视频中,您可以看到不同类型的屈曲以及如何根据屈曲系数和屈曲形态来处理它们。

如需更全面地了解所分析构件中可能出现的屈曲类型,请参阅我们关于线性屈曲分析(LBA)的文章。

如何评估特定情况下的屈曲结果?

首先,我们需要通过屈曲分析确定达到弹性临界屈曲的最小荷载放大系数 αcr。IDEA StatiCa 在结果表中提供屈曲系数,并可在三维视图中显示每个系数对应的屈曲形态。

整体分析的限值可在 EN 1993-1-1:2005 第 5.2.1 条中查阅。

示例 1

在第一个示例中,压力施加于通过连接板连接的梁上。

几何线性计算结果显示,第一个系数为 8.76。根据 EN 1993-1-1:2005 第 5.2.1 条,由于该节点对梁本身的稳定性至关重要,限值为 15,因此结论是该节点未通过屈曲分析。更不用说这种单侧连接板在受压配置的支撑中本身就存在危险。

点击此处进一步阅读如何计算节点板的屈曲承载力。

示例 2

另一方面,对于节点中的大多数板件,可能发生局部屈曲,需要进行深入分析的临界屈曲系数 αcr 最大值通常较小。已验证,对于加劲板和受剪柱腹板,若临界屈曲系数大于 3,则无需考虑屈曲。

我们必须确定每个组件的正确限值并作出判断。本示例表明,第一阶屈曲模态为加劲板屈曲,系数 αcr = 8.76 >> 3。在本示例中,第一阶屈曲模态不构成危险。


在进行屈曲分析和处理结果时,需要运用工程判断。关键问题在于何时使用临界屈曲系数的整体限值或局部限值,而正确答案有赖于对所设计结构的拓扑形式和结构体系的深入了解。IDEA StatiCa 能够提供节点任意部位的屈曲形态和临界系数,但不提供按规范进行的屈曲规范校核。

当屈曲形态的结果为负值时,并不意味着计算失败或结果不正确。这些情况下的具体原因在本知识库文章中有详细说明。


以下网络研讨会视频展示了一个构件屈曲分析评估的实际示例:

理论背景

为深入理解屈曲主题及 IDEA StatiCa 的解决方案,请阅读我们理论背景文章中有关屈曲分析的核心内容。 

IDEA StatiCa Connection - 钢结构节点结构设计 

IDEA StatiCa Member - 构件稳定性

教程

我们已创建分步教程,指导您建立模型并运行分析。相关链接如下:

受侧扭屈曲影响的钢结构横梁结构设计(EN)

钢框架结构设计与规范校核(EN)

钢结构节点屈曲分析(EN)

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