结构的变形和稳定性分析

1.6　结构的变形和稳定性分析

结构设计中一个重要的环节是进行结构分析。结构分析是指采用一定的数学力学模式经过编程以后利用计算机求得结构节点位移和杆件内力。结构节点的位移的大小是控制结构正常工作的重要标准，所以在中国的设计规范中往往对位移加以控制，而结构构件的内力直接影响到结构的承载力，结构构件因外荷载产生应力，当结构的应力大于结构构件材料强度时就会发生破坏，因此在规范中也同样对结构应力加以控制。

结构分析的内容和方法应根据结构的工作机理、可能发生的破坏特征以及对结构承载能力评定的标准来确定，这些分析的内容涉及结构的强度分析、疲劳分析和稳定性分析，亦涉及结构极限承载力分析。在强度分析时，应根据设计要求分别考虑在不同荷载与作用条件下材料在弹性阶段或可能在弹塑性阶段工作，这里就包括了静动力的线性和非线性分析，如果结构的破坏形式可能是屈曲，尚应进行非线性稳定分析，至于在重复荷载作用下，尚应验算材料的疲劳强度。

对结构分析很重要的一点是选择合理的分析模型和算法，为此应了解各种分析模型建立的基本假定和误差以及分析模型适用的范围。应当明白各种分析模型都具有一定的近似性，选取的模型是否合适是指分析的结果与真实的变形和内力是否接近，在确定某些力素较小的情况下以及忽略这些力素的影响时并不导致严重的后果，这样，为了简化计算工作可以选择近似的分析模型。不过应该明确，由于现在的计算手段极大地提高，而结构越来越复杂，跨度也越来越大，荷载与作用难以精确确定，因此寻求精确的分析模型和经修正后的正确的分析模型是非常必要的，因为对结构进行精确的分析才能对结构的承载力了如指掌，掌握结构真实的可靠度，如果一味简化分析模型和分析方法可能不仅不能获得良好的经济性，也得不到可靠性。

如上所述，结构分析的结果是对结构强度验算及校核的依据，也是结构稳定性判别的依据。在无法确定结构分析结果的精度时往往应对结构进行模型或足尺试验。足尺试验是为了鉴定结构的承载力，而模型试验则为理论分析提供修改依据，验证理论分析的力学模型。通过试验，根据试验结果修改设计，所以试验也是一种设计的方法，或者说是一种辅助设计的方法。