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摘 要对钢结构设计中的基本概念和要点做较全面的分析和探讨,以供参考.

关 键 词钢结构,构件,节点,设计

中图分类号TU391文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0090-01

0引言

和混凝土结构相比,钢结构自身重量轻,工厂制作精度高,现场安装方便.加固改造方便,且拆卸后可回炉冶炼,基本没有难以处理的垃圾,因此目前运用越来越广.但是钢结构重量轻,则截面单薄,稳定的问题就势必很突出,安装方便,则对连接节点和工厂制作提出了较高的要求.钢结构除了对构件的力学分析清楚以外,对零件的构成,构件的拼接也要有清楚地了解,尤其是目前一些大跨度的空间结构,有时节点的设计和施工,会牵涉到整个工程的成败.这就要求设计者对钢材的性能,对连接件(主要是焊条和螺栓)的性能及连接的节点等都要全面的掌握这样才能真正做好设计.

1基本构件计算

1.1受弯构件

1.1.1受弯构件的强度计算

实际上当受弯构件的截面外边缘的应力达到屈服应力时,并不表明此构件已经达到了承载能力的极限状态,还可以继续加载,它的承载能力的极限状态是全截面屈服,形成塑性铰,但此时构件的变形已达到无法使用的地步,显然,有限制的让截面扩大一些塑性范围是合理的,经济的做法.

1.1.2受弯构件的整体稳定计算

受弯构件发生侧向转动失稳的原因是受压的翼缘在没有侧向支撑的情况下,会象柱子一样发生向刚度较小的方向侧向弯曲,而受拉翼缘又要保持原状态,因此就会发生伴随着转动的侧向失稳,即弯扭屈曲.为了避免这种情况发生,最有效的办法是在梁的侧面设置支撑,平台板、走道板、制动板、次梁都可以,只要能阻止受压的翼缘侧向位移即可.还有一种办法就是增加上翼缘的侧向刚度,也就是增加上翼缘的宽度.

1.1.3受弯构件的局部稳定

在设计梁时,主要是考虑它承受弯矩,对于工字形截面,一般靠加大梁高和增加翼缘厚度来提高其抵抗弯矩的能力.腹板通常做得高而薄,这样才经济合理.但腹板高而薄,就可能产生屈曲.然而板的屈曲与柱不一样,柱一旦屈曲,就意味承载力已经达到极限状态,板在屈曲后,只要边部有约束,则荷载还可以继续增加,而且可以增加很多,这就是所谓板的屈曲后强度.但为了慎重起见,考虑利用板的屈曲后强度仅用于非直接承受动力荷载的组合梁.考虑利用板的屈曲后强度的梁一般不考虑纵向加劲肋,而且通常也不设置横向加劲肋,而是仅在支座处设置加劲肋.

1.2轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算

残余应力是影响钢压杆稳定的重要因素,同样长细比的杆件由于残余应力的分布和量值不同使其承载力出入很大,应力,象这种在没有外力作用下,截面产生的应力称作残余应力.翼缘越宽,两个区域的温差就会越大,则残余应力的峰值越大.焊缝的残余应力产生的机理与此类似,不过焊缝处的金属处于熔融状态,它的热望性变形受到压缩以后,在收缩时要趋于缩得更短,因此受到的拉力要更大,有时焊缝处的残余应力会达到屈服点.对于双轴对称或极对称的杆件一般是以弯曲屈曲作为极限状态,因此要先求出两个方向的长细比进行比较,然后取大者来控制截面.

1.2.1弯扭屈曲与换算长细比

对于单轴对称的构件,在绕对称轴的屈曲时,其极限状态是弯扭屈曲,截面的选择是以弯扭屈曲来控制的.计算弯扭屈曲的方法是用换算长细比的方法.工程中常用到的槽钢,双角钢,T型钢,上下翼缘不等的工型截面都是单轴对称的构件,只要外力的合力在截面内不通过弯曲中心(又称为剪心),则杆件在弯曲时必然伴随着扭转.扭转与弯曲的耦合,使得临界荷载降低,弯扭屈曲的临界荷载Nyz既小于绕对称轴Y的弯曲临界荷载Ney,又小于纯扭转临界荷载Nz.双轴对称截面的形心与剪心是重合的,在弯曲时不会发生扭转.

1.2.2格构式轴心受压构件与换算长细比

在轴压力和弯矩比较大且柱子较高的情况,通常选用格构柱,即用缀件将两个或多个单柱连接成一体的组合柱.穿过单柱的形心轴为实轴,穿过缀件的形心轴为虚轴.格构柱在绕虚轴发生弯曲屈曲时,由于缀件的抗剪刚度比实腹柱௚