吉大《工程力学（工）》第九章 压杆稳定提高压杆稳定性的措施一、稳定计算的重要意义 由于受压杆件的失稳而使整个结构发生坍塌，这不仅会造成物质上的巨大损失，而且还会危及人民的生命。早在 19 世纪末，瑞士的一座铁路桥在一列客车通过时，由于桥桁架中的压杆失稳，致使桥发生灾难性坍塌，大约有200 人遇难。加拿大和俄国的一些铁路桥梁也曾因压杆失稳而造成灾难性事故。 1983 年 10 月 4 日，地处北京的某科研楼建筑工地的钢管脚手架距地面 5～6 m 处突然外弓，刹那间，这座高达 54.2 m、长 17.25 m，总重 56.54 吨的大型脚手架轰然坍塌，造成 5 人死亡、7 人受伤，脚手架所用建筑材料大部分报废，直接经济损失 4.6 万元，工期推迟一个月。现场事故调查结果表明，脚手架结构本身存在缺陷，例如，脚手架支承在未经清理和夯实的地面上，致使某些竖杆受到较大的轴向压力；竖杆之间的横杆距离太远，而两横杆之间的长度相当于压杆长度；而且横杆与竖杆的联结也不坚固等等。这些因素都大大降低了脚手架中压杆的临界载荷，从而导致部分杆丧失稳定而使结构坍塌。二、提高压杆承载能力的措施 为提高压杆的承载能力，必须综合考虑杆长、支承、截面的合理性、以及材料性能等诸因素的影响，从 λ=μl/i着手 1．尽量减小压杆杆长对于细长杆，其临界力与杆长平方成反比。因此，减小杆长可以显著提高杆的承载能力。在某些情况下，通过改变结构或增加支点，可以减小杆长，从而达到提高压杆乃至整个结构的承载能力的目的。2．增加支承刚性支承的刚性越大，压杆的长度因数值越小，临界力越大。例如将两端铰支的压杆变成两端固定约束时，临界力将以数倍增加。 3．合理选择截面形状 当压杆两端在各个方向的挠曲平面内，具有相同约束条件时（例如球铰约束），压杆将在刚度最小的主轴平面内失稳。这种情形下，如果只增加截面某个方向的惯性矩（例如只增加矩形截面高度），并不能明显提高压杆的承载能力。最经济的办法，是将截面设计成中空的，且截面对于各轴的惯性矩相同。据此，在横截面积一定的条件下，正方形或圆形截面比矩形截面效果好；空心正方形或圆管形截面比实心截面好。 4．合理选用材料 在其它条件相同的情形下，选用弹性模量较大的材料可以提高大柔度压杆的承载能力。例如钢制压杆的临界力大于铜、铸铁或铝制压杆的临界力。但是，普通碳素钢、合金钢以及高强度钢的弹性模量相差不大，因此，对于细长杆，选用高强钢，对提高压杆临界力意义不大，反而造成材料的浪费。对于粗短杆或中长杆，其临界力与材料的比例极限、屈服极限以及 a、b 值有关系，这时选用高强钢会使压杆临界力有所提高。