钢结构设计中的变形问题
钢结构构件挠曲定义
钢结构构件挠曲定义钢结构构件挠曲定义1. 引言在钢结构设计与工程中，挠曲是一个关键的概念。
它是指在荷载作用下，钢结构构件在轴向受力的情况下产生的变形。
挠曲是钢结构设计与分析中不可忽视的重要现象，它能直接影响结构的性能和安全。
本文将对钢结构构件挠曲进行深度探讨，以帮助读者全面理解该概念及其在实际工程中的应用。
2. 概念解析2.1 挠曲的定义钢结构构件的挠曲是指杆件在受到外力作用时发生的形变。
挠曲可分为弹性挠曲和塑性挠曲两种情况。
弹性挠曲是指杆件在荷载作用下仅发生弹性变形，荷载卸除后能够恢复至初始状态；而塑性挠曲是指杆件在荷载作用下发生塑性变形，荷载卸除后无法完全恢复至初始状态。
2.2 挠曲的原因挠曲的发生是由于荷载作用下杆件内部产生应力。
根据弯曲理论，当杆件受到弯矩作用时，会引起杆件内部产生轴向应力和弯曲应力。
轴向应力是指杆件由于尺寸变化而产生的应力，而弯曲应力则是由于荷载作用而引起的弯曲剪力所产生的应力。
挠曲的产生是由于轴向应力和弯曲应力的共同作用。
3. 挠曲的计算与分析3.1 挠曲计算的基本原理挠曲计算是钢结构设计中的重要环节。
在进行挠曲计算时，需要考虑杆件的几何形状、截面性质、材料性能以及受力情况等因素。
常用的挠曲计算方法有弹性理论、极限弯曲理论和塑性理论。
其中，弹性理论适用于弹性挠曲计算，极限弯曲理论适用于轻度塑性挠曲计算，塑性理论适用于重度塑性挠曲计算。
3.2 挠曲影响因素分析挠曲的大小与多个因素相关。
首先是构件的几何形状，例如截面形状、长度和端部支承形式等。
其次是材料的性质，包括弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。
施加在构件上的荷载形式、挠曲边界条件以及构件的初缺陷等因素也会对挠曲产生影响。
4. 挠曲的控制与加固4.1 挠曲控制在设计钢结构时，必须对挠曲进行充分的控制，以确保结构的性能和安全。
挠曲的控制可通过选择合适的截面形状和尺寸、增加构件的刚度和强度，以及合理分配结构和荷载等措施来实现。
钢结构建筑设计的难点
钢结构建筑设计的难点由于其轻量高强及施工便捷等优势，钢结构建筑在现代建筑设计中越来越受到重视，特别是在大跨度、高层建筑等领域。
然而，钢结构建筑的设计也面临着一些难点，本文就此进行探讨。
一、结构稳定性控制钢结构建筑的设计必须保证建筑结构的稳定性，避免结构产生任何摆动、倾斜甚至崩塌的风险。
在设计中，需要控制建筑物的重心、重量，以及风荷载、地震荷载等外部力的影响，保证建筑物在各种极端的情况下都能保持稳定。
同时，钢结构自身的稳定性也是一个很重要的问题。
因为钢材灵活性较大，抗扭强度差，当施加在钢结构上的重力、风荷载、地震荷载等力的作用超过材料的极限时，就很容易导致结构瘫痪、崩塌等事故。
因此，在钢结构建筑的设计中，必须做好结构的稳定性控制，确保建筑的安全性和稳定性。
二、温度效应的控制钢材的线膨胀系数较大，在高温环境下易引起膨胀变形，从而影响结构的稳定性。
此外，钢材的强度和刚度也会因温度的变化而发生变化，导致力学性能下降、产生变形，因而减少钢结构的承载能力和使用寿命。
因此，在钢结构建筑设计时，必须要考虑温度效应对结构的影响，并采取相应的措施来控制。
钢结构的防火涂料、防火板等材料的使用，可以在一定程度上降低温度对结构的影响。
另外，在建筑的设计中还应考虑通风、散热等因素，并采取一些降温措施，以保证结构的安全性和稳定性。
三、细节处的处理钢结构建筑在细节处的处理，也是一个非常重要的问题。
设计师必须在细节处考虑到建筑的实际应用环境，以及使用过程中可能出现的问题。
同时，建筑的结构也必须在制作、安装等环节中得到一定的保证，以免在后期出现质量问题。
例如，在建筑的连接处要考虑到钢结构的伸缩变形，避免产生压力和相应的变形。
在建筑内部装饰过程中，必须注意到钢结构上的缺陷、划痕等问题，以免损坏建筑结构。
此外，建筑的底部必须考虑到地基的承载力，保证建筑物的稳定性。
四、质量管理和监控钢结构建筑是由许多小部件组成的大型结构，在设计、制造、运输和安装等各个环节中都可能出现质量问题。
浅析建筑钢结构焊接变形控制
浅析建筑钢结构焊接变形控制发布时间：2022-10-28T05:50:59.887Z 来源：《科技新时代》2022年12期作者：吴小洋苏建华[导读] 在我国进入21世纪快速发展的新时期，随着建筑钢在工程中的不断使用吴小洋苏建华中国核电工程有限公司，福建漳州 363300摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，随着建筑钢在工程中的不断使用，建筑钢结构凭借其自身优势，在建筑工程中的利用率不断提高。
在此背景下，不同形式的焊接设备和焊接方法也随之发生变化。
目前，如何提升建筑钢的焊接技术成为一个重要课题。
基于此，本文分析建筑钢结构在焊接过程中变形的种类与影响因素，并采取适当的防范措施，对于保证建筑钢结构工程质量、提升工程进度具有重要意义。
关键词：建筑钢结构；焊接；变形控制；分析引言随着经济发展、技术水平提高，各地区高层建筑的高度呈现竞赛化的趋势，新的结构体系不断涌现，高强度建筑材料（高强钢、高强混凝土）得到了大量地应用。
然而建筑物的高度越高，受到的风荷载和地震作用也越来越显著，对结构的侧向刚度的要求也越来越高，结构的抗侧力结构体系也越来越复杂，甚至需要多种抗侧力结构体系共同作用。
钢结构因有良好的材料性能（强度高、塑性好、軔性好等），在超高层结构中得到了广泛的应用。
钢结构采用了大量的高强钢、厚板材料，对焊接技术的要求越来越高，是设计与施工控制的难点和关键。
本文结合某超高层建筑钢结构焊接质量的一些具体部位，如巨型框架柱、巨型斜撑、钢板剪力墙，分析总结焊接残余应力和变形的主要成因，并针对这些原因采取的控制措施，以期达到控制超高层钢结构焊接的实体质量，满足结构非抗震与抗震设计的要求。
1建筑钢结构定义改革开放之后我国工业发展受到冲击，各领域得以发展，尤其是最近几年科技发展迅速，建筑钢结构焊接技术得以体现出来，被普遍运用起来，例如所知的鸟巢体育场、水立方、杭州湾跨海大桥等。
这些领先的建筑充分的表现出钢结构的技术特点，受到世界各国的关注。
钢结构框架的刚度设计与变形控制
钢结构框架的刚度设计与变形控制钢结构框架在现代建筑中被广泛应用，其强度高、稳定性好的特点使其成为许多大跨度建筑物的首选结构形式。
然而，在实际应用过程中，钢结构框架的刚度和变形控制是需要重点考虑的问题。
本文将探讨钢结构框架的刚度设计与变形控制的相关技术和方法。
1. 刚度设计的基本原理刚度是指物体抵抗外力产生形变的能力。
钢结构框架的刚度设计需要满足建筑物使用要求和安全标准。
一般来说，刚度设计主要考虑以下几个方面：1.1 材料选择钢结构框架的刚度主要受材料的弹性模量和截面尺寸的影响。
在刚度设计中，一般选择高强度的钢材料，并通过合理的截面设计来增加刚度。
1.2 结构整体刚度结构整体刚度与构件连接方式、构件形状和布置方式等有关。
设计时需根据结构特点选择合适的连接方式，并合理设计构件形状和布置方式，以提高整体刚度。
1.3 支撑设计支撑是钢结构框架保持刚度和稳定的重要因素。
在设计过程中，需要合理设置支撑点，以增加框架的整体稳定性和刚度。
2. 变形控制的方法钢结构框架的变形控制是实现安全和舒适使用的关键。
变形控制一般从以下几个方面考虑：2.1 设计刚度与变形限值的匹配在设计过程中，需要根据建筑物的使用要求和安全标准，合理确定刚度和变形限值的匹配关系。
通过合理的刚度设计，控制结构变形在允许范围内。
2.2 弹性阶段预设变形在建筑物使用过程中，往往会受到气温、荷载变化等因素的影响而引起结构变形。
通过在设计过程中预设一定的弹性变形，使结构在变形后能够恢复到设计的位置，避免过大变形引起的安全隐患。
2.3 非弹性阶段变形控制由于一些特殊荷载作用或材料本身的不均匀性，钢结构框架很容易在非弹性阶段产生较大的变形。
通过合理的剪切墙设置、加强抗剪和抗扭刚度等措施，可以有效控制结构在非弹性阶段的变形。
3. 钢结构框架的刚度设计与变形控制案例分析以下通过一个具体案例来进一步说明钢结构框架的刚度设计与变形控制。
案例：某体育馆在某体育馆的钢结构设计中，设计师考虑到场馆的使用要求和安全标准，采取了以下刚度设计与变形控制措施：3.1 材料选择选用高强度的钢材料，以提高结构的整体刚度。
钢结构设计变形控制
钢结构设计变形控制在建筑工程中，钢结构作为一种重要的构造形式，被广泛应用于高层建筑、桥梁、厂房等工程项目中。
然而，由于钢结构的特殊性质，其存在一定的变形问题，这对工程的安全性和使用寿命造成了影响。
因此，在钢结构的设计中，变形的控制是一个关键的方面。
一、变形的原因分析钢结构存在变形问题的主要原因有以下几方面：1. 施工阶段的变形：在钢结构的施工过程中，由于建筑材料的形变和温度的变化，会对结构造成一定的变形。
2. 荷载作用的变形：由于外部荷载（例如风荷载、地震荷载等）的作用，钢结构会产生一定的变形。
3. 材料本身的变形：钢材具有可塑性和弹塑性，在荷载作用下，在一定的变形范围内，钢材可以发挥其良好的承载性能。
二、变形控制的方法为了控制钢结构的变形，以下是几种常见的方法：1. 结构合理布局：在设计钢结构时，应尽量合理布置结构的构件，以减小变形的影响。
例如，在悬挑结构中，增加悬挑部分的截面尺寸，可以提高结构的刚度，减小变形。
2. 使用刚性连接：在钢结构的连接处，采用刚性连接方式，可以有效地减小结构的变形。
例如，在柱与梁的连接处，采用焊接连接、膨胀连接等方式，可以提高连接的刚度。
3. 引入补偿措施：在设计过程中，可以引入一些特殊的补偿措施，来控制结构的变形。
例如，在悬挑结构中，可以设置预应力索来对结构进行补偿，减小变形。
4. 结构监测与调整：在结构的使用过程中，可以采用结构监测的方法，对结构的变形进行实时的监测，如果发现存在过大的变形，可以采取相应的调整措施。
三、钢结构变形控制的案例分析下面通过一个钢结构变形控制的案例来进一步说明控制变形的方法。
某高层建筑采用了钢结构作为主要的承重结构，在结构设计中注重变形的控制。
首先，在设计阶段就进行了结构布局的合理设计，通过增加柱子与梁之间的连接件，提高了结构的整体刚度。
其次，结构使用了特殊的膨胀连接方式，提高了连接的刚性，减小了变形。
最后，对结构进行了定期的监测，发现结构变形偏大时，及时采取了增加外加支撑的措施进行调整。
钢结构构件弯曲问题的解决方案
钢结构构件弯曲问题的解决方案钢结构构件在各种建筑和工程项目中扮演着重要的角色。
然而，由于受到外力的作用，这些构件常常会遭受弯曲变形，给项目的稳定性和安全性带来潜在威胁。
因此，寻找和实施解决这一问题的有效方案是至关重要的。
1. 材料选择与设计首先，在解决钢结构构件弯曲问题时，正确的材料选择至关重要。
钢材的强度和刚度能够提供良好的结构支撑，抵抗外力的作用并减轻弯曲变形。
选择高强度的钢材料可以更好地满足项目需求，例如使用高强度低合金钢（HSLA）或碳纤维增强复合材料（CFRP）等。
此外，通过细致的设计和计算，确定适当的截面形状和尺寸，可以最大程度地减少弯曲的可能性。
2. 加强支撑结构在设计过程中，考虑加强支撑结构是解决弯曲问题的重要环节。
通过增加框架和剪力墙等支撑结构，能够有效地分担和承担钢结构构件所受的荷载，减少弯曲变形的风险。
此外，合理设置纵横向的支撑结构，能够提升整个钢结构系统的稳定性和刚度，从而增强其抵御弯曲力的能力。
3. 应用预应力技术预应力技术是另一个值得考虑的方案，可用于解决钢结构构件的弯曲问题。
通过在构件上施加正向弯曲力，使其产生预先应变，可在一定程度上抵消所受外力的弯曲变形。
这种技术不仅可以提高构件的刚度和承载能力，还有助于提高整个结构的稳定性和安全性。
4. 热处理与综合使用钢结构构件经过适当的热处理可以改善其弯曲性能。
通过控制冷却速度、退火过程和温度等因素，可以调整钢材的晶格结构和力学性能，提高其抗弯性能。
此外，结合其他解决方案，如预应力技术、增加支撑等，可以形成综合应用的解决方案，提供更好的弯曲问题的抵抗能力。
综上所述，钢结构构件弯曲问题的解决方案可以从材料选择与设计、加强支撑结构、应用预应力技术、热处理与综合使用等多个方面入手。
在实际应用中，应根据具体项目和结构需求，综合考虑并采用适当的解决方案，以保证钢结构的稳定性和安全性。
通过持续的研究和实践，我们可以不断完善解决方案，为钢结构构件弯曲问题提供更好的解决方案。
钢结构构件变形的常见处理方法探讨
１ 钢 结构 变 形概 述
钢结构截面小 ，强度高，一般来说构件强度不是控制因素， 构件及 总结构 的稳定则是重要的控制 因素 ， 钢结构各构件间或某 构件 为零件 ， 配 件间连接 是受力和传力 的关键部位，连接 的破 坏等 级构件 ，甚至整个 结构 的破坏 ， 而钢结构 的变形是导致这种
关键词：钢结构 构件 变形处理
在 拉 力和 弯矩 共 同作 用 下 ，可 造 成 接 头 低应 力造 坏 ，而 焊 接 焊缝的余 高在熔合线处 的应力集 中，更会使情况恶化 。 因为在韧 性较 差的熔合线处 ， 同时承受 了角变形和余高所造 成的应力集中 。因此，角变形越大 ，破坏应力越低 ，对接接头错 边的影响与搭接接 头相似 。 此时 由于中心作用线与重心 不同轴 ，而造成 附加弯 曲应力 。 导致钢栈桥局 部焊 缝开裂 的原因还有焊接残余应力 ， 拉伸残 余应力在 同其他应力迭加共 同起 作用 ，发生破坏 。 采用一定方法 来处理这个 问题 ，更换变形量大的单件 ，全部 点焊 良好后 ，多 台 焊机 同时对称施焊 ，并改善溶合线应力集 中系数 ， 在溶合线上堆 焊一层焊缝 ，并对残余应力大处进行消应处理 ， 这样就成功解决 了上 述 问题 。 ３ ）在控 制焊接产生的变形中 ，还应注意到优化结构 ，改善 焊缝 。应尽量减 少结构或焊接接头部位 的应力集 中， 减少焊接残 余应 力。这样 ，才会提高钢结构使用能力。施工前应仔细 熟悉图 纸 ，了解受力方式并进行校核验算 。分清工作焊缝 和联系焊缝， 并积 极考虑优化结构 。 ａ ． 在构件截面改变地方 ，改成平滑过渡 ，不要形成尖角。 ｂ ．避免减少焊缝 的缺 陷，将焊缝布 置在 便于焊接和校验 的 地方因为某些焊接位置在 图上绘制非常容易 ， 但 实际施工焊接 时 却十分困难，无法 保证焊缝质量和结构尺寸 。 Ｃ ． 尽量避免焊缝 的密集 ，至少保证两面条焊缝间距为 ３倍 的板厚，否则，结构焊 缝热 影响区易发生裂纹 。 ｄ ． 制订焊接 工艺规程 时尽量注 意减少焊接残余应力值 ，必 要时应进行相应处理。 在本工程实例活动支座 加工中就 发现 以上现象 ， 活动支座装 配不 了，因发现及 时并解决，才 避免返工 ，挽 回了工期和损失 。 ２ ． ５ 运 输 、堆 放 、安 装 中 产 生 变 形 吊点 位 置 不 当 ，堆 放 场 地 不平 ，堆 放 方 法 错 误 ，安 装 就 位 后 临时支撑不足 ，尤其是强迫安装 ，均会使结构构件 明显变形 。在 本工程 中，也 曾有过类似 问题，那是在发放栈桥上下弦完毕后 ， 由于条件有 限，组对前将下 弦吊起就位时 ，由于场地 原因吊点位 置不合理 ， 在 下弦平躺平 台上起 吊成立面时 ， 在 吊起 ３ ０ ｂ角时可 以明显观察到 出现弯 曲，但当时 己然形成，只好校 正，因下弦 结 构强度刚度较大 ，校正非常 困难 ，分析现场情况，没有什 么可加 以利用 ，使用氧炔焰烘烤后用千斤顶配支架矫正，效果较好 。 ２ ． ６ 使用过程中产生变形 钢结构在环 境温 度较 高条件下长期 承受交变载荷 或使用 中 局部受到强烈冲击 ，均会发生变形 。因此，尽量在施工 中提高制 作安装质 量，并指 导正确使用钢结构 。 参考文献 【 １ 】 李金 龙， 王久 民， 李全 育， 苏万钧 ． 模 块化 大型钢 结构 焊 接变形控 制 ．中国造船 ． ２ ０ １ １ （ ｓ １ ） 『 ２ ］ 胡石 ， 张莹辉 ， 张起发． ＹＴ Ｑ Ｈ８ ０ ０ 液压 强夯机履 带架焊 接 变 形 的 预 防 与控 制 叨 ． 金属加工（ 热加工） ． ２ ０ １ １ （ ２ ４ ）
关于钢结构设计问答题的总结
关于钢结构设计问答题的总结(超详细的)1、门式刚架问答一看弯矩图时，可看到弯矩，却不知弯矩和构件截面有什么关系？答：受弯构件受弯承载力Mx/(γx*Wx)+My/(γy*Wy)≤f其中W为截面抵抗矩根据截面抵抗矩可手工算大致截面2、就是H型钢平接是怎样规定的？答：想怎么接就怎么接, 主要考虑的是弯矩和/或剪力的传递. 另外, 在动力荷载多得地方, 设计焊接节点要尤其小心平接3、“刨平顶紧”，刨平顶紧后就不用再焊接了吗？答：磨光顶紧是一种传力的方式，多用于承受动载荷的位置。
为避免焊缝的疲劳裂纹而采取的一种传力方式。
有要求磨光顶紧不焊的，也有要求焊的。
看具体图纸要求。
接触面要求光洁度不小于12.5，用塞尺检查接触面积。
刨平顶紧目的是增加接触面的接触面积，一般用在有一定水平位移、简支的节点，而且这种节点都应该有其它的连接方式（比如翼缘顶紧，腹板就有可能用栓接）。
一般的这种节点要求刨平顶紧的部位都不需要焊接，要焊接的话，刨平顶紧在焊接时不利于融液的深入，焊缝质量会很差，焊接的部位即使不开坡口也不会要求顶紧的。
顶紧与焊接是相互矛盾的，所以上面说顶紧部位再焊接都不准确，不过也有一种情况有可能出现顶紧焊接，就是顶紧的节点对其它自由度的约束不够，又没有其它部位提供约束，有可能在顶紧部位施焊来约束其它方向的自由度，这种焊缝是一种安装焊缝，也不可能满焊，更不可能用做主要受力焊缝。
4、钢结构设计时，挠度超出限值，会后什么后果？答：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的振动；影响正常使用的其它特定状态。
5、挤塑板的作用是什么？答：挤塑聚苯乙烯（XPS）保温板，以聚苯乙烯树脂为主要原料，经特殊工艺连续挤出发泡成型的硬质板材。
具有独特完美的闭孔蜂窝结构，有抗高压、防潮、不透气、不吸水、耐腐蚀、导热系数低、轻质、使用寿命长等优质性能的环保型材料。
挤塑聚苯乙烯保温板广泛使用于墙体保温、低温储藏设施、泊车平台、建筑混凝土屋顶极结构屋顶等领域装饰行业物美价廉的防潮材料。
钢结构梁柱拼接与变形控制
钢结构梁柱拼接与变形控制钢结构梁柱是建筑领域中常用的结构形式之一，它具有高强度、高刚度和轻质化等优点，在大跨度建筑和高层建筑中得到广泛应用。
然而，在梁柱的拼接和使用过程中，由于外力作用和材料特性等因素，常常会出现一定程度的变形。
本文将重点探讨钢结构梁柱的拼接方式及变形控制方法。
一、钢结构梁柱的拼接方式1. 焊接拼接：焊接是常见的钢结构梁柱拼接方式。
通过焊接可以实现梁柱的连接，提高整体刚度和强度。
常用的焊接方法包括电弧焊接、气体保护焊接和激光焊接等。
焊接拼接的优点是连接牢固、刚性好，但也存在焊缝应力集中和变形较大的问题。
2. 螺栓连接：螺栓连接是另一种常用的梁柱拼接方式。
通过螺栓将梁柱连接在一起，形成整体结构。
螺栓连接具有安装方便、拆卸方便的优点，可以有效减小焊接变形。
同时，螺栓连接还可以实现梁柱的调整和拆卸，方便后期维护和改造。
二、钢结构梁柱的变形控制方法1. 设计优化：在钢结构梁柱的设计过程中，可以通过减小截面尺寸、增加材料厚度等方式来控制变形。
同时，合理设置支撑和剪力墙等结构元素，可以有效减小整体变形。
2. 刚度加强：钢结构梁柱的刚度对变形控制非常重要。
可以通过增加梁柱的截面尺寸、加强梁柱连接处的刚性节点等方式来提高整体刚度。
此外，还可以采用加筋板、加强筋等加固措施来增加梁柱的刚度。
3. 支撑和约束：在钢结构梁柱的安装和使用过程中，设置支撑和约束是一种常用的变形控制方法。
通过设置临时支撑和约束，可以有效限制梁柱的变形，保持结构的稳定性。
4. 预应力控制：预应力技术是一种较为先进的变形控制方法。
通过施加一定的预应力，可以使梁柱在荷载作用下产生一定的压应力，从而减小变形。
预应力技术需要精确计算预应力的大小和施加位置，以确保其效果。
三、结语钢结构梁柱的拼接与变形控制是钢结构工程中的重要问题。
通过合理选择拼接方式、设计优化、刚度加强和支撑约束等措施，可以有效控制梁柱的变形，提高结构的稳定性和安全性。
钢框架结构焊接变形常见问题及处理
建筑设计98 2015年6期钢框架结构焊接变形常见问题及处理关昊无锡建设监理咨询有限公司，江苏无锡 214031摘要：钢结构在焊接过程中出现变形是不可避免的,但可以通过合理的施工措施来予以控制。
本文对钢结构经过焊接加工后变形种类进行分析,然后分析焊接变形的成因,最后指出预防和减少焊接变形的方法,并对焊接变形矫正给出方法。
关键词：钢结构；焊接变形；控制方法中图分类号：TU973.13 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)06-0098-02焊接对钢结构来说是一把双刃剑,它成就了钢结构建设的高速度,但是钢结构在焊接时产生的变形问题,也会极大地影响钢结构的施工质量。
钢结构在焊接过程中出现变形是不可避免的,但可以通过合理的施工措施来予以控制。
1 变形的种类钢结构经过焊接加工后,都会发生一定的形状改变,这就是焊接变形。
钢结构焊接变形的几种基本形式主要有以下几种:1.1 线性变形1.1.1 纵向变形:是焊缝纵向收缩引起的;1.1.2 横向变形:是焊缝横向收缩引起的。
1.2 角变形贴角焊缝上层焊量大,收缩量也大,因此角变形主要是焊缝在其高度方向横向收缩不均匀引起的。
1.3 弯曲变形对丁字型截面,焊缝收缩对重心有偏心距,因而使截面向上弯曲,所以弯曲变形是偏心焊缝的纵向收缩引起的。
1.4 扭转变形钢结构焊接过程中,有些特殊的结构形式会出现波浪线型或螺线型变形即为扭转变形,其成因较为复杂。
2 焊接变形的成因焊接变形产生的主要原因是由于焊接过程中对焊件进行了局部的不均匀加热,以及随后的不均匀冷却作用和结构本身或外加的刚性拘束作用,通过力、温度和组织等因素,从而在焊接接头区产生不均匀的收缩变形。
2.1 结构刚度刚度就是结构抵抗拉伸和弯曲变形的能力,它主要取决于结构的截面形状及其尺寸大小如桁架的纵向变形,主要取决于横截面面积和弦杆截面的尺寸;再如工字型、丁字型或其它形状截面的弯曲变形,主要取决于截面的抗弯刚度。
钢结构设计中的变形问题
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钢 结构设 计 中的变形 问题
张 智 云
（ 沧州致盛钢结构安装工程有限公 司， 河北 沧州 ０ ６ １ ０ ０ ０ ） 摘 要： 钢 结构的变形会对钢结构在受载状 态下的行 为产生直接性 的影响。因此 ， 在现阶段的房屋建筑工程作 业当中， 就 需要特别关
注 对 钢 结 构 的 设 计 工 作 。同 时 ， 在 钢 结构 设 计 过 程 当 中还 需要 重 点 关 注钢 结构 各 个 部 位 所 产 生 的 变 形 问题 。 基 于此 ， 本 文 分别 从 结 构 变 形 与 内力计算 、 钢结构初始 变形 问题 、 钢结构构造 细部 变形 问题这 三个方面入 手 ， 针 对在钢结构设计过程 当中需要重点考量 的变形 问题展 开 了较为详细的分析与阐述 ， 希望能够 引起 同行人员的特 别关注与 重视 。 关键词 ： 钢 结构 ； 设计 ； 变形 ； 内力计算； 初始变形 ； 构造细部 ； 分析
在现阶段有关房屋建筑钢结 构设 计的过程当 中， 存在 的 比较突 构稳定性势必会产生一定的影 响。 除我们所熟知的初始弯 曲作用力 出的问题在于 ： 对于有关钢结构变形 问题 的考量 ， 多集 中体现在 ， 对 以外 ， 在 钢结构初始变形 当中 ， 同样需要重 视对 柱体初始倾斜 度情 允许框架柱在 屋盖桁架 挠度指标 的控制 、以及对框架 柱顶部侧 向位移指标 的控 况的考量 。在我 国现行的钢结构质量验 收规 范当中 ， 制。 然而对上述两方面问题的考虑仅仅将钢结构 限定在 了正常使用 自身垂 直度方面存在一定的偏 差。假定 ， 钢结构在初始状态下的侧 的状态下 。 但， 实 际上 ， 钢结构变形与钢结构受载情况之 间均存在一 向倾斜作用力 为 ｆ ｔ ． ， 同时 ， 荷载作 用力对其 所产 生的倾覆力矩 为 Ｐ ａ ， 定的联系。特别是在现阶段房屋建筑设计 、 施工持续 发展 与升温的 则 钢结构初始变形相 对于钢结构 自身 的不利效应 可 以通过荷 载计 背景下 ，钢 结构变形 相对于钢结构 承载作用力 的影 响是极为 突出 算 的方式予 以实现 ， 如下 ： 的 。本文在结合 我国现行《 钢结 构设计规范》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ７ — ２ ０ ０ ３ ） 当中 Ｐ ａ ／ ｈ ； （ ３ ） 的相关规定 ， 就钢结构设计 中所需要关 注的变形 问题 进行 详细分析 基 于上述分析 ， 在框架结构 的设计过程 当中引入假想水平荷载 与说明 。 作用力是 比较关键 的。 但该假想水平荷载作用力的取值并不能仅仅 １结构变形与 内力计算 问题分析 从安装偏差 的角度人手进行考量 ， 同时还需要将柱体结构所对应的 在传统意 义上针对钢结构 内力计算所 采取 的方 式多为一 阶分 初始弯 曲作用力 以及残余应力 纳入荷 载计算过程 当中。因此 ， 特别 析法。此种分析方法的特点在于 ： 分析对象选取 为未 产生变形状态 是对于框架层数较多 的钢结构设计 而言 ， 有关假想水平荷载作用力 下的钢结构简图 。因此 ， 一 阶分析方法排 除了钢 结构 受到荷载作用 的取值 可按照如下方式实现 ： 力影响 而产 生变形 ，并对 钢结构 自身 内力分布情况产 生影响 的因 １ ／ １ ７ ５ （ ０ ． ２ ＋１ ／ 框架层数 ） ； （ ４ ） 素。 但 这并 没有将结构变形的全部对象纳入 内力计算 的研究范畴当 ３ 钢结构构造细部变形 问题分析 中。 举 例来 说 ， 对 于悬索屋盖结构 ， 以及应用 于柔索抗风 的桅杆结构 在钢结构设计过程当中 ， 还有可能对钢结构 内力分布情况产生 而言 ， 上述结构 受到 自身重力荷 载 ， 以及风力荷载 的影响而产 生的 影响的 因素 为 ： 发生于钢结 构构造细部部位 的变形 问题 ， 需要 在设 对于柱体相对于牛腿部 位移是 比较明显的 。 因此在有关此区域 钢结构 内力分布 的计算过程 计 工作 中加 以重点关注 。以钢结构设计 中 ， 当中 ， 不能直接对其进行忽略处理 。 更加关键 的一 点是 ： 在高层建筑 位 的焊接节点而言 ， 在假定柱体腹板不受到横向加劲肋因素影响的 成为房屋建 筑主流发展趋 势的背景 ， 建筑材料 强度 的提升 ， 计算 的 前 提下 ，柱体翼缘部位在对牛腿翼缘作用力进行承受 的基础之上 ， 精细 ， 以及轻型化 的围护结构共 同导致 ： 在侧 向作用力影响下 ， 钢结 势必会产生一定程度上的变形。 而此 区域 出现的变形 问题将对牛腿 腹 构框架所产生的位移足够形成竖向荷 载 一侧 向位移效应 。 而这一点 与柱体部位 的焊接焊缝应力分布产 生直接性 的影 响。一般来说 ， 也正是钢结构设计中需要重点关注的因素所在 。 针对这一实际情况 板 周边 的应力越大 ， 则邻 近翼缘边缘位置的应力也就越小。 同时 ， 需 我国现行 《 钢结构设计规范》 中， 针对此类框架结构 给出了基 于二阶 要 特别注意 的一点是 ， 在对焊缝 进行 计算的过程 当中， 基于对 焊接 焊缝 区域应力分布不均匀性特征的考量 ， 需要 以有效长度作为计算 效应 的判 别方 式 ， 如下 ： （ 所计算楼层柱体总压力 一 阶弹性分析下所计算楼 层层 间侧 标 准 ， 具体计算 方式 如下 ： 移） ／ （ 产 生层 间侧移所计算楼层 以及 以上各 楼层 总水平力 所计 算 ２ 柱体腹板厚度 ＋受压（ 受拉 ） 翼缘取值系数 翼缘厚度 ；（ ５ ） ４ 结 论 楼层 总高度 ） ＞０ ． １ ； （ １ ） 该 上式 当中 ， （ 所计算楼层 柱体总压力 一阶弹性分 析下所计 通 过本 文以上有关钢结构设计 变形问题 的综合 分析 ，不难 发 算 楼层层 间侧 移 ） 所计算得 出的意义为 ：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ楼层受水平荷 载作用力影 现 ： 钢结构所对 应的变形 问题会从多个方面对钢结构在荷载作用力 响而对应产 生的倾覆力矩 数值 ； （ 产 生层间侧移所计 算楼层 以及 以 下 的相关行为表现产生深远影 响。 钢结构设计中的变形 问题并不单 上各 楼层 总水 平力 所计算 楼层 总高度 ）所计算得 出的意义则为 ： 单从钢结构在正常使用极限状 态下 的情况进行考量 。甚至可 以说 ， 钢结构变形所派生 的二 阶倾覆力矩作用力 。对 于在 Ｏ ． １ 原始力矩 钢结构 中钢材性能的发挥会对结 构整体变形 能力 的表现产生影 响。 以下的二 阶倾 覆力矩而言 ，可对其所产 生效应及变形影 响予 以忽 因此 ， 需要 将对 高性能钢材 的研究开发与应用作为今后钢结构设计 略。 的发展重点所在 。 笔者相信 ， 通过各方工作人员的通力合作 ， 必定能 同时 ， 在引入二 阶弹性分析方法 的基础之上 ， 可 给出基本 与之 够 正确应对在钢结构设计 中所存在 的变形 问题 ， 从而保障钢结构使 相对 应的计算 方式 ， 如下 ： 用 的安全 、 稳定 与可靠 。 基 于二 阶效应 的杆端 弯矩作用 力 ＝设定 框架无侧移 作用力影 参 考 文 献 １ 】 苏洁 ， 张顶 立 ， 高 自友 ， 等． 盖挖 逆作法施 工地铁 车站结构 变形及 响状 态下 ， 基于一阶弹性所对应的杆端弯矩作用力 ＋基 于二阶效应 【 的计算层 数杆 件侧 移弯矩增 大系数 框架 节点侧移状态下 ， 基 于一 其控制 『 Ｊ １ ． 中国铁 道科 学， ２ ０ １ ０ ， ３ １ （ １ ） ： ５ ９ — ６ ５ ． 阶弹性分 析的杆件端弯矩 ； （ ２ ） ［ ２ 】 谢益人． 高层 建筑箱形转换层 结构变形和应力分析［ Ｃ ］ ／ ／ ２ ０ １ １ 年建 ２ ０ １ １ ： １ １ － １ ４ ． 还需要注意 的一点是 ： 除常规意 义上 的框架结 构 以外 ， 大跨 度 筑 结 构 学 术会 议 论 文 集 ， ３ 】 赵海 燕 ， 黄金枝 ． 深基坑 支护 结构 变形的 三维有限元分析 与模 拟 结构 以及 网壳 等结 构在设计 过程 当中也可具备较大的柔性特征 ， 从 ［ 而在 有关 此类 钢结 构设计 内力计算 与分析的过程 当中， 也需要 通过 ｆ Ｊ １ ． 上海交通大学学报 ， ２ ０ ０ １ ， ３ ５ （ ４ ） ： ６ １ ０ － － ６ １ １ ． 『 ４ ］ 林金 杰， Ｄ ａ ｎ ｉ ｅ ｌ Ｃ ｏ ｈ ｅ ｎ — Ｏ ｒ ， 张皓等． 非规 则三维建筑模 型的保结构 引人二阶分析的方式完成。 ２钢结构初始变形 问题分析 变形Ⅱ 】 ． 计算机辅助设 计与图形 学学报 ， ２ ０ １ ２ ， ２ ４ （ ２ ） ： １ ４ ６ — １ ４ ８ ． ５ 】 柏挺 ， 李镜培 ， 杨旭 ， 等． 顶部带撑条形基坑排 桩 围护结 构变形［ Ｊ ］ ． 无论是对于何种钢结构构件而言 ， 其 均无法成为理论意义上 的 【 自然科 学版） ， ２ ０ １ ３ ， ２ ９ （ ２ ） ： １ ９ ９ — ２ ０ ４， ２ １ ９ ． 理想 直杆 。因此 ， 初始状态下 的弯 曲作用力对 于受压构件 自身的结 沈 阳建筑大学学报 （
钢结构件的变形及矫正
钢结构件的变形及矫正一、钢结构变形的原因1、受外力作用引起的变形1）钢结构件长期承受载荷后而残存的变形。
2）钢结构不正常的外力作用后造成的变形。
这些变形都是外力作用后的永久变形，属于塑性变形。
导致产生这些变形的外力，包括弯曲力、扭力、冲击力、拉力、压力等多种。
2、由于内应力作用引起的变形在物体受到外力作用发生变形的同时，在其内部会出现一种抵抗变形的力，这种力就叫做内力。
物体受外力作用，在单位截面积上出现的内力叫应力。
当没有外力作用时，物体内部所存在的应力叫做内应力。
内应力并不是由外力引起的，焊接过程对金属构件来说，是一种不均匀的加热和冷却，是容易造成构件产生内应力而引起变形的主要原因。
因此，不论何种形式的好焊接变形，都遵循同一规律，即焊缝冷却后，在焊缝区域内产生收缩，而使焊件产生内应力，当焊件本身的刚度不能克服焊缝的收缩作用时，便造成焊接件的变形。
二、影响钢结构焊接变形的因素影响钢结构焊接变形的因素较多，大致可以分为设计和工艺两方面因素。
1）设计方面主要指结构设计的合理性、焊缝的位置以及焊接坡口的形式等。
2）工艺方面主要指合理的焊接工艺规程、合理的装焊顺序、各种防变形和反变形的采用以及设法消除焊接结构的应力等。
钢结构件都是将多种零件通过焊接、铆接或用螺栓连接等方式连成一体的，相互联系而又相互制约的一个有机的整体。
因此，对产生变形的钢结构件进行矫正前，必须首先了解变形产生的原因，分析钢结构件的内在联系，找出矛盾的主次关系，确定了正确的矫正部位和相应的矫正手段，才可着手进行矫正工作。
切不可孤立地看待问题而贸然下手。
三、钢结构变形的矫正和预防1、矫正原理矫正原理就是利用金属的塑性，通过外力或局部加热的作用，迫使铆焊结构件上钢材变形的紧缩区域内较短的“纤维”伸长，或使疏松区域内较长的“纤维”缩短，最后使钢材各层“纤维”的长度趋近相等而平直，其实质就是通过对钢材变形的反变形来达到矫正铆焊结构件的目的。
2、矫正方法的确定矫正的方法很多，根据矫正时钢材的温度不同分为冷矫正和热矫正两种。
钢结构设计中变形问题
钢结构设计中的变形问题【摘要】钢结构受载后的行为和其变形在许多方面的联系，具体体现在内力计算的初始变形、二阶分析的考虑、构造和构件细部变形等的影响以及其结构的变形能力要求等各个方面。
通常谈到结构的变形，设计人员往往想到的只是简单地屋盖桁架的挠度是否过大，或者是框架柱顶的侧移是否太大等问题。
这些问题都是正常使用极限状态等常见问题。
事实上，承载力和变形也存在着关联。
由于钢结构的不断发展，其变形问题对结构承载力的影响越来越需要得到重视。
它的作用效果表现在许多方面，因此本文一些变形问题对此进行了综合性探讨。
【关键词】钢结构设计；二阶分析；初始倾斜；构造细部；变形能力；中图分类号：tu391 文献标识码：a 文章编号：引言：随着我国科技水平的不断提高以及经济的的快速发展，钢结构建筑种类也随之越来越广泛的得到应用，特别是大跨度钢结构建筑的形式和种类，在各种会展场馆、体育场馆甚至是各类工业厂房都可以见到大跨度钢结构的应用设计。
国内外大跨度建筑的钢结构设计趋势外形是越来越新颖，跨度是越来越大，并且内部结构也越来越复杂。
伴随着这些特征的不断广泛发展，就会产生许多超限的结构类型，依据普通的一些常规做法己经不能够满足工程设计的需求。
除此之外，随着自然条件不断地恶化，对建筑物的所产生的影响也越来越大。
所以，在设计选择合理的结构方案时，应考虑如何选取合理的设计参数，保证工程设计的经济性、安全性。
一．结构变形和内力计算传统的结构内力计算通常情况下都采用的是一阶分析方法，也就是将未变形的结构简图作为分析对象，不用考虑结构在荷载作用下所产生的变形对内力分布的作用效果等影响（如图1）。
图1但是也有例外，其原因主要是由于用柔索做承重构件的悬索屋盖结构、悬索桥以及采用柔索抗风的桅杆型结构。
因为它们在风荷载或重力荷载的作用下位移相对较大，而且对内力分布的影响超出了误差范围，从而不可能忽略不计，所以这时按照一阶分析的方法来计算的话会造成内力可靠度不足。
钢结构的屈曲失稳分析
钢结构的屈曲失稳分析钢结构是一种主要由钢材构成的工程结构，在现代建筑和桥梁领域中得到广泛应用。
然而，在设计和施工过程中，钢结构的屈曲失稳是需要重点关注和分析的问题。
本文将对钢结构屈曲失稳的分析方法和影响因素进行探讨。
一、屈曲失稳的概念与原因屈曲失稳是指钢结构在承受外部载荷时，由于构件长度较大、截面细长、刚度不足等因素，导致结构构件整体失去稳定性的现象。
当外部载荷达到一定水平时，构件可能会出现屈曲失稳现象，从而导致结构的整体破坏。
屈曲失稳的原因主要包括以下几个方面：1. 几何形状：构件长度较大、截面细长，容易引起屈曲失稳。
2. 材料特性：钢材的弹性模量和屈服强度等物理特性也会影响结构的屈曲失稳。
3. 外部荷载：外部荷载的大小和分布方式也是决定结构屈曲失稳的重要因素。
二、屈曲失稳分析方法钢结构屈曲失稳分析是结构工程设计的重要内容之一，常用的分析方法主要有以下几种：1. 线性稳定分析：线性稳定分析是通过建立结构的初始几何和边界条件，利用数值方法求解结构的临界载荷或临界荷载系数，判断结构的屈曲失稳状态。
2. 非线性稳定分析：非线性稳定分析考虑了材料和几何的非线性效应，在计算过程中同时考虑刚性稳定和屈曲失稳的影响。
3. 实验研究：通过模拟实际工程环境，进行试验研究，观察结构在不同荷载情况下的变形和破坏形态，以分析结构的屈曲失稳情况。
三、屈曲失稳的影响因素钢结构屈曲失稳的影响因素较多，其中主要包括以下几个方面：1. 钢材的强度和刚度特性：钢材的弹性模量和屈服强度等物理特性会直接影响结构的屈曲失稳。
2. 施工质量：结构的施工质量直接影响钢结构的整体刚度和稳定性。
3. 荷载条件：外部荷载的大小、分布以及作用方式也是影响结构屈曲失稳的关键因素。
4. 结构几何形状：构件的长度、截面形状、支座条件等几何形状参数也会影响结构的屈曲失稳情况。
四、屈曲失稳防控措施为了提高钢结构的稳定性和抗屈曲失稳能力，需要采取一系列的防控措施，如下所示：1. 合理设计：在钢结构的设计过程中，要合理选择结构的几何形状、材料和截面形式，确保结构的整体稳定性。
关于钢结构抗震存在的问题及建议
钢结构在建筑领域中有着广泛的应用，其具有良好的抗压、抗拉性能，以及较轻的自重等优点，因此在高层建筑和大跨度结构中受到了广泛关注和应用。
然而，钢结构在抗震方面也存在一些问题，这不仅关系到建筑的安全性，更是关系到人们的生命安全。
本文将全面评估钢结构抗震存在的问题，并提出相应的建议。
1.现状分析（1）缺乏全面的抗震设计理念和技术支持。
目前在钢结构抗震设计中，往往只注重建筑结构的承载能力和稳定性，而忽视了在地震作用下的变形能力和消能能力，这就导致了抗震设计的不全面和不够有效。
（2）缺少完善的监测和评估系统。
钢结构在使用过程中，往往缺乏有效的监测和评估体系，难以及时了解结构的变形情况和受力情况，这就给抗震安全带来了潜在的风险。
（3）材料和连接方式存在不足。
在使用钢结构时，由于材料和连接方式的选择存在问题，使得结构在地震作用下的性能不尽如人意。
2.存在的问题（1）强度和韧性不足。
当前钢结构在抗震设计中大多只关注结构的强度，忽视了结构的韧性，导致在地震作用下易发生断裂、脆性破坏等问题。
（2）变形和消能能力不足。
钢结构的变形能力和消能能力较弱，一旦发生地震，其承载能力可能不足以满足要求，从而引发结构倒塌等严重后果。
（3）监测和评估不够及时。
缺乏有效的监测手段和评估体系，难以及时了解结构的受力情况，使得抗震安全无法得到有效的保障。
3.建议（1）全面考虑抗震设计。
在钢结构的抗震设计中，应全面考虑结构的强度、韧性、变形能力和消能能力，保证结构在地震作用下具有较好的整体性能。
（2）加强监测和评估体系建设。
应该建立起完善的钢结构抗震监测和评估体系，及时了解结构的受力情况，为抗震安全提供有效的保障。
（3）优化材料和连接方式。
在选择材料和连接方式时，应该根据结构的实际情况进行合理选择，以保证结构在地震作用下具有良好的抗震性能。
个人观点：钢结构在抗震设计中存在一些问题，但随着科技的进步和人们对抗震安全重视程度的提高，相信通过不懈努力，钢结构抗震问题将会得到有效解决，为人们的生命安全提供更好的保障。
钢结构的温度变形控制
钢结构的温度变形控制在建筑工程设计和施工中，钢结构被广泛应用于各种场景，因其优良的力学性能、稳定性和耐久性而备受青睐。
然而，钢结构在使用过程中容易受到环境温度的影响，导致温度变形问题的产生。
为了确保钢结构的正常使用和安全性，温度变形控制是至关重要的。
一、温度变形的原因钢结构在受热或冷却时，由于热膨胀和热收缩的作用，会发生尺寸变化，造成温度变形。
主要的原因包括以下几点：1. 热膨胀和热收缩：当温度升高时，钢结构的体积会增大，产生热膨胀；而在温度下降时，钢结构的体积会缩小，产生热收缩。
2. 温差效应：不同部位的钢结构受到的温度变化不一致，产生温差效应，导致结构内部产生应力和变形。
二、温度变形控制的方法为了控制钢结构的温度变形，以下是一些常用的方法：1. 改变结构的尺寸和形状：通过结构的几何形状和尺寸的设计来控制温度变形。
例如，在设计梁时可以考虑采用梁的变截面或变截面厚度来抵消温度变形。
2. 设计补偿装置：在钢结构中引入补偿装置，通过调整其长度或形状来对抗温度变形。
常见的补偿装置包括伸缩节、铰链等。
3. 控制温度梯度：减小温度梯度是控制温度变形的有效方法之一。
可以通过在钢结构表面覆盖绝热材料或采取适当的通风等手段来实现。
4. 选用合适的材料：选择热膨胀系数低的材料可以减小温度变形。
可以通过在钢结构中使用混凝土、玻璃纤维等材料来实现。
5. 控制施工过程中的温度：在施工过程中，钢结构暴露在大气中，受到外界温度的影响更为明显。
因此，控制施工过程中的温度是至关重要的。
可以采取遮阳措施、降低施工时间等措施来减小温度变形。
三、案例分析为了更好地理解钢结构温度变形控制的实际应用，我们以某大型体育馆的屋盖结构为例进行分析。
该体育馆屋盖结构采用了大跨度钢桁架结构，由于室外温度的变化较大，屋盖结构的温度变形问题显得尤为重要。
我们采取了以下措施来控制温度变形：1. 设计了变截面梁：在主梁的设计中，采用了变截面梁的设计，通过在梁的不同位置改变其截面形状和厚度，抵消了温度变形产生的影响。
推荐：结构设计：钢结构设计中对于变形有哪些规定？
结构设计：钢结构设计中对于变形有哪些规定？
1.条计算钢结构变形时，可不考虑螺栓（或铆钉）孔引起的截面削弱。
2.条受弯构件的挠度不应超过容许值。
3.条多层框架结构在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比值不宜大于1/500，层间相对位移与层高之比值不宜大于1/400。
注：对室内装修要求较高的民用建筑多层框架结构，层间相对位移与层高之比值宜适当减小。
无隔墙的多层框架结构，层间相对位移可不受限制。
4.条在设有重级工作制吊车的厂房中，跨间每侧吊车梁或吊车桁架的制动结构，由一台最大吊车横向水平荷载所产生的挠度不宜超过制动结构跨度的1/2200。
5.设有重级工作制吊车的厂房柱和设有中、重级工作制吊车的露天栈桥柱，在吊车梁或吊车桁架的顶面标高处，由一台最大吊车水平荷载所产生的计算变形值，不应超过容许值。
结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。
事实表明，习惯左右了成败，习
惯改变人的一生。
在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一朝一夕的事，需要坚持。
希望大家坚持到底，现在需要沉淀下来，相信将来会有更多更大的发展前景。
一般钢结构应变范围
一般钢结构应变范围钢结构是一种常见的建筑结构形式，具有高强度、刚度和稳定性等优点。
在使用过程中，钢结构的应变范围是一个重要的考虑因素。
应变是指物体在受力作用下发生的形变量，是衡量材料变形程度的物理量。
钢结构的应变范围通常是指材料在受力下能够承受的最大应变值和最小应变值之间的范围。
这个范围对于设计和施工来说都是至关重要的。
钢结构的应变范围需要在设计阶段确定。
设计师需要根据具体的使用要求、结构形式和材料性能等因素来确定合理的应变范围。
过大的应变范围会导致结构的变形过大，影响结构的安全性和使用性能；而过小的应变范围则可能引起结构的应力集中，导致结构的破坏。
因此，设计师需要综合考虑各种因素，确定合适的应变范围。
施工过程中需要控制钢结构的应变范围。
施工过程中，钢结构可能会受到温度变化、施工荷载和施工误差等因素的影响，从而引起结构的变形。
为了保证施工质量和结构的安全性，施工人员需要采取相应的措施来控制应变范围。
比如，在施工过程中要对结构进行严格的监控和控制，及时发现和修复结构的变形问题；同时，要合理安排施工工序，减少对结构的影响。
钢结构的应变范围还与结构的使用环境和使用要求有关。
不同的使用环境和使用要求对钢结构的应变范围有不同的要求。
比如，在地震区域，结构需要具有较大的应变能力，以保证在地震作用下能够安全运行；而在高温环境下，结构需要具有较小的应变范围，以防止结构的变形。
钢结构的应变范围是一个重要的考虑因素。
设计师和施工人员需要综合考虑各种因素，确定合理的应变范围，并采取相应的措施来控制应变范围，以保证结构的安全性和使用性能。
同时，钢结构的应变范围还需要根据具体的使用环境和使用要求来确定。
只有合理控制应变范围，才能保证钢结构的稳定性和耐久性。
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钢结构设计中的变形问题陈绍蕃（西安建筑科技大学 西安 710055）摘要：钢结构的变形和它受载后的行为有多方面的关系。
体现在内力计算的二阶分析，初始变形的考虑，构件和构造细部变形的影响和结构的变形能力要求。
本文对这些问题进行分析，并对新修订的设计规范的有关规定做出解释。
关键词： 变形；二阶分析；初始倾斜；构造细部；屈曲；变形能力；屈强比Deformation Issues in Steel Structure DesignChen Shaofan(Xi’an University of Architecture and Technology Xi’an 710055)Abstract: Deformation of steel structures has relevance to their behavior in many aspects, such as second order analysis in stress calculation, consideration of initial deformation, influence ofdeformation of structural members and details and demand on deformation capacity. Theses issues are discussed in this article and the relevant provisions in recently revised design specification are explained as well.Key words: deformation, second order analysis, initial out-of-plumbness, structural detail, buckling, deformation capacity, yield-ultimate stress ratio提起结构的变形，设计人员想到的往往只是屋盖桁架的挠度不能过大，框架柱顶的侧移不应太大。
这些都是正常使用极限状态的问题。
实际上，变形和承载力也有牵连。
随着钢结构的不断发展，变形对结构承载力日益起不能忽视的作用。
它的影响表现在众多方面，本文1. 构。
构，设计规范》 >⋅∆⋅∑∑hH u N式中 ∑N ∑H u ∆ h式（1）矩。
当派生力矩不超过原始力矩的十分之一时，可以忽略它的效应。
在按式（1）判别时，u ∆作者：陈绍蕃 男 1919年2月出生 教授可取容许值400/h 。
框架的二阶弹性分析可以用GB50017给出的下列近似公式计算：M Ⅱs i b M M I 2I ⋅+=α （2）(a) (b) 计算I b (c) 计算I s图2 二阶效应计算b M I －假定框架无侧移，按一阶弹性分析求得的各杆端弯矩； s M I －框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的杆件端弯矩；i 2α－考虑二阶效应第i 层杆件的侧移弯矩增大系数。
图2给出了按公式（2）计算的简图：计算b M I 时需要在各层柱上端加上水平支座，如图2b 所示。
这些支座的水平反力是i H ′。
计算s M I 时则按图2c ，框架只承受反向的i H ′。
式（3）的增大系数i 2α可以由位移分析计算导出[1,2],并经过用精确方法检验[3]。
当i 2α大于1.33时，说明框架侧移刚度太小，宜进行调整。
从式（2）可以看出，二阶效应只是使侧移弯矩s M I 增大，而无侧移弯矩b M I 并未增大。
当式（1）左端不超过0.1时，增大系数i 2α不超过1.1，二阶效应使杆端总弯矩增大的幅度小于10％。
除了框架结构之外，大跨度拱和网壳等结构也可能设计成柔性较大的结构，从而要求用二阶分析来计算内力。
2.初始变形的考虑 结构构件都不是毫无缺陷的理想直杆。
初弯曲对受压构件的稳定性有不利影响，这在一般钢结构教材中都有论述。
除了初弯曲外，还有一种初始变形需要考虑，即柱子的初始倾斜。
《钢结构工程施工质量验收规范》对框架柱的垂直度允许有一定偏差。
有初始侧倾0∆时，荷载对它产生倾覆力矩0∆P （图3a ）。
它的不利效应可以用假想水平荷载P hP H ψ=∆=（4） 来体现（图3b ）。
上世纪90年代问世的国外钢结构设计规范，已经开始在框架设计中计入假想水平荷载。
不过这个荷载的取值不是简单地着眼于和安装偏差等效，而是把柱的初弯曲以及残余应力的缺陷影响都包括在内。
这样得出的假想水平荷载，配合二阶弹性分析，在计算柱稳定时可以取其几何长度h 为计算长度，既省去确定µ系数的麻烦，又更切合实际。
文献[4]经过校准计算提出y k 005.0=ψ，而Ef k yy 22=，对于250=y f MPa的钢材，可取004.0=ψ。
文献[5]细致分析了框架层数的影响，指出层数越多则构件缺陷的影响越小，从而建议取下列ψ系数s n 12.01751+=ψ （5） 式中 s n －框架层数上式是采用初弯曲25010=h δ得来的。
根据压弯构件面内稳定计算的原理，包括各种缺陷影响综合一起的初始挠度可由下式计算()20111n A W ϕλϕδ−−=（6） 式中 W 和A －分别为截面模量和截面面积；ϕ－轴心压杆稳定系数；n λ－正则化长细比，()E f y n πλλ=。
把b 类截面的ϕ和n λ的关系代入式（6），并对工形截面A W 和截面高度的相对值取近似关系，可得n λ在0.4～1.2之间变化时的比值h 0δ： Q235钢构件 4181~10=h δ Q345钢构件 3461~45110=h δ由此可见式（5）偏严，并且ψ系数应和材料的屈服强度有关。
根据以上分析，并参考欧盟的设计规范[6]和加拿大的设计规范[7]，GB50017规范采用下列假想水平荷载s iy ni n Q H 12.0250+=α （7）(a ) (b ) (c )图3 假想水平荷载式中 ni H —第i 层柱顶假想水平力； i Q —第i 层的总重力荷载；s n —框架总层数，2≥s n ；y α—钢材强度影响系数，其值为：对Q235钢，1.0；Q345钢，1.1；Q350钢，1.2；Q420钢，1.25。
加拿大和欧盟规范的假想水平荷载分别取为200i Q 和200i c s Q k k ，s k 为和楼层数有关的折减系数，即式（7）右端的根号部分，c k 为和每层柱数有关的折减系数。
式（7）比加规的规定小，和欧规接近。
3.构造细部的变形影响4a 牛腿翼缘力h M f w w ct t l +=2 （8）式中 w t 和f t －分别为柱腹板和翼缘的厚度；c －系数，对Q235钢受拉翼缘取7，受压翼缘取10；对Q345钢受拉翼缘取5，受压翼缘取7。
图4b 显示方管桁架的T 形节点，受压支杆直接和主杆上表面抵承，并用焊缝连接。
由于主杆上壁板的变形，支杆的两个壁板应力分布不均匀：接近边棱处应力大，中间应力小。
这一情况不仅影响连接焊缝，还影响支杆的承载能力，杆端强度由下式确定f t b t h N e 11111)2(2+−= （9）式中 1h ，1t －分别为支杆平行于主杆轴线的宽度和支杆壁厚；e b 1－支杆另两边的有效宽度11100110b b t t b b e ≤⋅=（10）式中 0b ，0t －分别是主杆的宽度和壁厚式（9）和式（10）都是GB50017规范第10章的公式，适用于0.185.001<<b b 的情况。
文献[1]推导的有效宽度比值是图7 刚架的塑性铰及其转动能力塑性铰（图7b ）。
利用结构出现塑性铰后的承载能力有两个条件：一是材料抗拉极限强度u f 和屈服强度y f 之间有一定差距，以保证能达到全塑性弯矩；二是塑性铰必须有一定变形能力。
如果材料是理想弹塑性体，当截面高度为h 的受弯构件弯曲应力如图8a 所示还有高度为a 的弹性核心时，该处的曲率是Eaf y2=Φ 假如截面进入全塑性，则有0=a ，曲率将达无限大。
这显然是不可能的。
对于有强化阶段的材料，则当a 还是有限值时，截面边缘应力开始超过y f （图8b ），弯矩才可达到y f W M p p =，p W 为塑性截面模量。
分析表明形成塑性铰后的截面转动也需要u f 和y f 之间有一定差距[1]。
GB50017塑性设计一章和抗震规范GB50011-2001都要求2.1≥y u f f ，原因就在这里。
截面的转动能力由下式来衡量1p u −=θθρ式中u θ为θ−M 曲线下降段达到p M 时的转角，见图7c 。
p θ为和p M求ρ达到5取决于钢材的延性。
章要求钢材伸长率δ则要求伸长率大于GB50017比若按u f 和y f 于1.20，具体数值为Q235钢 Q345钢 Q390钢 Q420钢 但是如果y f 上列四种牌号的最小伸长率按顺序为26～21％，21～22％，19～20％和18～19％。
它们虽然都大于15％，但后两种牌号未能满足抗震规范对伸长率的要求，因此，抗震设计的钢结构只能用Q235和Q345钢，质量等级为B 级或更高者。
钢材的生产在不断发展，其趋势是不仅钢材强度高，延性和韧性也都要高，即所谓高性能钢材。
高性能钢的指标之一是屈强比不大于0.8，相当于强屈比不小于1.25。
我国行业标准《高层建筑结构用钢板》（YB4104-2000）即明确规定屈强比不大于0.80。
日本工程界则把下式作为目标[8]}{1)5.148(08.1−+≤y u y f f f按照此式屈服强度高达685MPa的钢材屈强比不大于0.77。
6.结语以上分析可见，钢结构的变形多方面影响它在荷载作用下的行为，并不单纯是正常使用极限状态范围内的问题。
钢材的性能影响着结构的变形能力，高性能钢材是今后发展的趋势。
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