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钢结构的特点

2021-07-09 17:03:12

 一.钢结构的特点

ju11net九州备用网强度高,尤其是抗拉强度高,所以一般来说钢结构构件比较“薄”,长细比大,一般属于大柔度杆件,那么失稳问题将贯穿钢结构设计的始终,并且绝大多数情况下都是失稳控制,而不是强度控制。

②钢结构强度高,必然在材料的使用上会远小于混凝土,结果就是钢结构质量轻。由地震作用估算公式F=αG,α由反应谱曲线查,钢结构比较柔,周期大,所以α会较小,又由于质量轻,G小。故钢结构的地震作用会比较小,利于抗震。

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③钢结构由钢材这一单相材料组成,材料均匀,钢材塑性较好,接近理想弹塑性,不像混凝土的砂、石、水泥、水多相材料。故钢结构的本构模型与实际力学性能会更接近。

④钢材塑性、延性、韧性好,耗能强。

二.塑性、脆性、延性、韧性

钢材的塑性比较好,屈服之后会有良好的塑性表现。塑性,就是能良好的实现内力重分布,例如拉钢筋,想象当一个截面达到屈服后,旁边的截面还处于弹性,继续拉伸,这时候屈服的地方应力不增加,弹性的地方变屈服,这就是塑性。当所有弹性都能变屈服,并且还能一直伸长不断裂,这就是理想弹塑性。塑性是相对于脆性来说的,脆性就是不能实现内力重分布,例如混凝土,一拉就断或者破坏,就是混凝土的某个截面达到了变形就破坏,而不等其他截面一起。故可以用伸长率和冷弯性能来评价钢材的塑性变形能力。

塑性有区别于延性,塑性是对于材料而言。延性是对于构件或结构而言,在其承裁能力无显著降低的条件下经受非弹性变形的能力,延性反映了结构在地震作用下耐变形的能力和消耗地震能量的能力。一般可以用延性系数来定义μ=△u/△y,△u/△y分别为极限强度(非峰值,峰值后)和屈服强度对应的位移。

韧性为材料抵抗变形和断裂的能力,韧性越强,发生脆性断裂的可能性越小。规范对钢材有冲击韧性的要求,分为两方面:①直接承受动力荷载或需验算疲劳(在工民建中就是吊车梁),②低温:温度过低,钢材的冲击韧性值会急剧下降,此现象称为冷脆。韧性选材方面遵循

三.材料选用

①钢材标号

Q345:厚度≤16mm的屈服强度fy为345MPa(标准值),因为钢材屈服有屈服平台,故在钢材的应力应变曲线中,屈服强度选屈服平台的下限,即最小值。

随着厚度的增加,缺陷也多,最主要的是其塑性韧性下降,故强度也小,例如16~40mm的Q345,fy=335MPa。值得一提的是,现在已经取消Q345,改为Q355,只是牌号的改变,屈服强度选屈服平台的上限。

随着钢材强度的提高,塑性韧性也会下降,所以很多时候在一些宽厚比、有效宽度的计算公式里会有εk=√235/牌号,就是考虑塑性韧性的下降。

②钢材的选用【

这些参数均可以通过相关的钢材规范查找,常用的有:

【碳素结构钢GB/T700-2006】、【低合金高强度结构钢GB/T1591-2008】、【建筑结构用钢板GB/T19879-2015】

③锈蚀环境下对钢材的限制:【GB50046工业建筑防腐蚀设计规范】

防腐蚀一般是确定除锈等级,然后按配套使用相应的涂层。

四.钢结构的常见体系

钢结构的体系复杂多样,每一种体系的设计理念不一样,一般对钢结构按体系分类,以下简要说明。

①钢桁架:与混凝土框架结构布置主次梁原则是一样的,不过钢结构运用于大跨度(20m以上)。传力途径:压型钢板混凝土→次梁(檩条)→次桁架→主桁架→竖向构件。主桁架与竖向构件相连,相当于框架梁,次桁架相当于次梁。竖向构件、主桁架、次桁架、次梁(檩条)相连(荷载传递)均在节点处,避免杆件受弯。

②钢框架

③门式钢架:主要应用于单层厂房。

屋面荷载→檩条→钢排架的梁→排架柱。

水平荷载→墙梁(水平向檩条)→排架柱。

④屋盖结构(空间网格结构):

管桁架:常用于单跨结构,一个方向相对另一个方向小很多,单向传力,比网架网壳节点少。

网架网壳结构:适用于双向传力。

⑤预应力钢结构:张弦梁、索杆体系、索承网格


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