钢结构设计中的变形问题

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结构设计知识:钢结构设计中对于变形有哪些规定?

结构设计知识:钢结构设计中对于变形有哪些规定?

结构设计知识:钢结构设计中对于变形有哪
些规定?
钢结构设计中对于变形有哪些规定?
第3.3.1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。

第3.3.2条受弯构件的挠度不应超过表3.3.2中所列的容许值。

第3.3.3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。

第3.3.4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。

第3.3.5条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,由一台大吊车水平荷载所产生的计算变形值,不应超过表3.3.5中所列的容许值。

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

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。

浅析钢结构设计中的常见问题

浅析钢结构设计中的常见问题

Urbanism and Architecture 113浅析钢结构设计中的常见问题张武伦(中铁华铁工程设计集团有限公司,江苏苏州 215011)摘要:随着建筑产业的不断发展,钢结构体系得到了广泛应用。

在钢结构建筑设计的过程中,经常会遇到一些工程细节问题需要解决。

本文结合以往工程中的设计经验,针对工程中的具体问题,分析产生问题的原因,并提出有效的处理措施,以确保钢结构设计符合建筑结构的实际要求。

本文着重于研究钢结构设计中的常见问题。

关键词:钢结构;设计;常见问题[中图分类号]TU391[文献标识码]AAnalysis on Common Problems in Steel Structure DesignZhang Wulun(China Railway Huatie Engineering Design Group Co., Ltd., Suzhou Jiangsu 215011, China)Abstract: With the continuous development of construction industry, steel structure system has been widely used. In the process of steel structure building design, there are often some engineering details that need to be solved. Based on the design experience of previous projects and the specific problems in the project, this paper analyzes the causes of the problems and puts forward effective treatment measures to ensure that the steel structure design meets the actual requirements of the building structure. This paper focuses on the common problems in the design of steel structures.Key words: steel structure; design; common problems钢结构具有强度高、自重轻、抵抗变形能力强的特点,且材料匀质性和各向同性好,属于理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定。

钢结构设计常见38个问题解析

钢结构设计常见38个问题解析

钢结构设计常见38个问题解析
、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/(x*Wx)+My/(y*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, 呵呵. 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。

门式钢架轻钢结构设计中的若干问题解析

门式钢架轻钢结构设计中的若干问题解析

门式钢架轻钢结构设计中的若干问题解析摘要:门式刚架轻钢结构是一种建设周期短、质量可靠性高的现代建筑结构形式,其在拥有诸多优点的同时,也存在抗侧力较差等一些缺陷和问题,这就在一定程度上限制了它的应用范围,而且成为导致工程事故多发的主要原因,这是我们应该注意的一个重要问题。

门式刚架轻钢结构设计工作至关重要,它直接关系着钢结构的建材用量和工程质量以及安全系数等。

当前,在门式刚架轻钢结构设计中存在着一些问题,需要我们认真进行研究分析,通过采取科学有效的措施加以解决,为此工程设计人员要充分理解其结构和建造特点,在设计中必须严格遵守规范标准和相关要求,确保门式刚架轻钢结构的建设质量,使其安全性和经济性得到更好地保障。

在工业厂房建筑中应用门式刚架轻钢结构是因为该结构相对简单,安装方便,且施工周期短,能在最大程度上减少钢材浪费。

关键词:门式刚架;轻钢结构;工程设计;存在问题近年来,随着经济社会的不断发展,门式刚架轻钢结构建筑越来越多,很多工业厂房、大型仓库、体育场馆等建筑都采用门式刚架轻钢结构建造工艺。

门式刚架轻钢结构具有诸多优点,例如:工程设计相对简单、施工材料用量较少、施工建设速度较快、建筑造型外观简洁等,而且钢结构具有较高的强度,抗震性能好,与普通建筑相比,其自身重量较轻,因此在工程建设领域得到广泛应用。

1 荷载取值问题门刚厂房、仓库的几何尺寸、功能分区一般都是已定的,那么结构体系的荷载取值就是影响用钢量的一个决定性因素,而且门刚结构一般跨度大,自重轻,对荷载尤为敏感。

设计荷载主要包括永久荷载、竖向可变荷载、风荷载、雪荷载、温度作用和地震作用,其中应重点关注活荷载、风荷载与雪荷载的取值。

当采用轻型屋面时,屋面活荷载标准值应取0.5kN/m2(用于计算屋面板和檩条),对承受荷载水平投影面积大于60m2 的刚架构件,其值可取不小于0.3kN/m2 。

按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定,对风荷载比较敏感的结构,基本风压应适当提高。

结构设计常见问题300问

结构设计常见问题300问

结构设计常见问题300问近几年地下室上浮破坏、钢结构屋面塌陷、自建房私改倒塌、装修拆除剪力墙等结构事故不断,建筑结构的安全性引发了全社会的关注,与此同时全国加快取消施工图审查步伐,全面推行告知承诺制和设计终身负责制,住建部陆续发布实施全文强条的通用规范,再次强化建筑安全“底线”意识,这些都对结构设计师提出了前所未有的挑战。

为帮助一线的结构设计师提高设计质量,规避事故风险,“不踩坑、不背锅、不抗雷”,中国建筑科学研究院有限公司下属建研科技股份有限公司教育创新中心,与50+位结构设计各领域一线专家一起,收集整理500+近期的结构师们关注的设计及图审常见问题,全面涵盖地基基础、地下室、人防工程、混凝土结构、减震、隔震、装配式、加固改造、超限结构、多高层钢结构、门刚、钢厂房、大跨空间、钢-混组合结构等常见设计内容,用专业课程,为结构师们答疑解惑,同时解决你遇到的各种图审疑难问题。

壹钢结构设计常见问题01 门式刚架&钢厂房设计常见问题1、《工程结构通用规范》对主体结构荷载风荷载有何影响?2、《工程结构通用规范》对围护结构荷载风荷载有何影响?3、如何利用软件考虑雪荷载的不均匀布置对刚架及檩条的影响?4、门式刚架屋面梁面外计算长度如何取值?怎么考虑隅撑的约束作用?5、门式刚架结构隅撑应该怎么布置?如何考虑隅撑对屋面梁的约束作用?是否可以考虑隅撑对檩条的支撑作用?6、屋面檩条与墙面檩条设计时如何考虑屋面板及拉条的作用??7、计算桁架结构时,节点采用铰接还是刚接?支座如何处理比较合理?8、厂房结构梁柱高厚比、宽厚比超限如何处理?如何考虑厂房结构的“高延性,低承载力”或“低延性,高承载力”?02 多高层钢结构设计常见问题1.一阶弹性分析法、二阶P-Δ弹性分析法、直接分析设计法,分别在什么条件下采用?2.钢柱到底有没有轴压比的限值?3.钢框架柱的计算长度系数应该如何取值?4.钢结构“强节点弱构件”到底如何计算?5.钢梁与钢柱连接,腹板螺栓如何计算?6.1994年美国加州北岭地震,梁、柱均遭受破坏;1995年日本阪神地震,仅梁破坏。

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。

钢结构设计中存在的问题及对策探讨

钢结构设计中存在的问题及对策探讨

钢结构设计中存在的问题及对策探讨钢结构是一种重要的结构形式,在现代工业和建筑中得到了广泛的应用。

由于其优良的性能和高强度的特点,钢结构在大型建筑、桥梁、塔吊等工程中得到了广泛的应用。

在钢结构设计中,也存在着一些问题,这些问题需要我们去认真探讨和解决。

本文将从以下几个方面对钢结构设计中存在的问题及对策进行探讨。

1. 材料选择与强度计算不足在钢结构设计中,材料的选择和强度计算是至关重要的。

选材不当或强度计算不足可能导致结构的脆弱性和不稳定性,给使用中带来严重的安全隐患。

在钢结构设计中,需要充分考虑材料的性能和应力分布,合理选择钢材的规格和强度等级,保证结构的承载能力和稳定性满足设计要求。

对策:加强材料选用的研究和探索,根据工程的具体情况选择合适的钢材品种和规格,确保结构的安全可靠。

要加强强度计算的理论研究和实际验证,通过科学的方法对结构的承载性能进行评估和检验,确保结构的安全可靠。

2. 焊接工艺与质量控制不严钢结构的连接方式主要有焊接、螺栓连接和铆接等。

而在实际工程中,焊接是最为常用的连接方式之一。

焊接工艺和质量控制不严可能导致焊缝的质量不佳,从而影响整个结构的安全性和稳定性。

对策:加强对焊接工艺和质量控制的管理,提高焊接工人的技术水平和操作规范,严格按照相关标准和规范进行焊接工艺控制和焊缝质量检测,确保焊接质量达到设计要求,提高结构的安全性和稳定性。

3. 结构设计不合理在钢结构设计过程中,设计人员需要充分考虑结构的受力和变形特点,合理确定结构的材料、截面形状、工艺要求等,确保结构的安全性和经济性。

然而在实际工程中,由于设计不合理或者缺乏综合考虑,导致结构的受力分布不均匀、变形过大等问题。

对策:加强对结构设计理论和方法的研究,提高设计人员的综合素质和专业水平,加强设计过程中与其他专业配合,充分利用现代计算机辅助设计软件进行结构模拟和分析,确保结构设计合理、安全可靠。

4. 环境影响考虑不足钢结构通常用于大型建筑和桥梁等工程,而这些工程常常处于复杂多变的自然环境中,受到风、震、温度等因素的影响。

钢结构工程质量通病及防治措施

钢结构工程质量通病及防治措施

钢结构工程质量通病及防治措施钢结构工程中的质量通病及防治措施一、构件表面污染在钢结构工程施工过程中,构件表面容易被污染,这可能是由于灰尘、油污、油漆等物质的残留,影响了构件的外观和质量。

防治措施:在钢结构工程施工过程中,应该采取必要的保护措施,如使用保护膜、遮盖物等,以防止构件表面被污染。

同时,在构件安装前,应该进行仔细的清理和检查,确保构件表面的干净和整洁。

二、构件尺寸偏差在钢结构工程施工过程中,由于加工、安装等环节的操作不当,可能会导致构件的尺寸出现偏差,影响了整个工程的质量和稳定性。

防治措施:在钢结构工程施工过程中,应该严格按照设计要求进行操作,并采用先进的加工和安装技术,确保构件的尺寸和精度符合要求。

同时,在构件安装前,应该进行仔细的检查和校正,确保构件的准确性和精度。

三、连接质量问题在钢结构工程施工过程中,连接件的质量问题也是一个常见的通病。

这主要是由于连接件的数量、质量和连接方式存在问题,导致了连接不牢固或者连接件脱落等问题。

防治措施:在钢结构施工过程中,应该严格控制连接件的数量和品质,并按照设计要求采用正确的连接方式。

同时,在连接完成后,应该进行仔细的检查和验收,确保连接的牢固性和准确性。

四、防腐处理不当钢结构工程的防腐处理是一个重要的环节。

如果防腐处理不当,就会导致钢结构在使用过程中发生腐蚀和生锈等问题,影响其使用寿命和质量。

防治措施:在钢结构工程施工过程中,应该对钢结构进行有效的防腐处理。

在处理过程中,应该选择优质的防腐涂料和工艺,并确保涂层的厚度和均匀性符合要求。

同时,在使用过程中,应该定期进行检查和维护,及时发现并处理防腐问题。

五、安装不当钢结构工程的安装是一个关键环节。

如果安装不当,就会导致钢结构在使用过程中发生变形、断裂等问题,影响其使用安全和质量。

防治措施:在钢结构安装过程中,应该严格按照设计要求进行施工,并采用先进的安装技术和设备,确保安装精度和质量符合要求。

同时,在安装完成后,应该进行仔细的检查和验收,确保钢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

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

钢结构设计中的变形问题
工 程 科 技
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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 (

钢结构设计课后习题答案

钢结构设计课后习题答案

钢结构设计课后习题答案钢结构设计课后习题答案在学习钢结构设计的过程中,习题是非常重要的一部分。

通过解答习题,我们可以巩固所学的知识,提高解决问题的能力。

下面,我将为大家提供一些钢结构设计课后习题的答案,希望对大家的学习有所帮助。

1. 习题:计算一根钢梁的最大承载力。

答案:钢梁的最大承载力可以通过计算其弯曲强度和剪切强度来得到。

弯曲强度可以根据梁的几何形状和材料的弹性模量来计算,剪切强度则取决于梁的截面形状和材料的抗剪强度。

根据这些参数,可以使用公式来计算钢梁的最大承载力。

2. 习题:设计一根钢柱的截面尺寸。

答案:设计钢柱的截面尺寸需要考虑到柱的承载能力和稳定性。

首先,根据柱的承载能力要求,可以计算出柱的截面积。

然后,根据柱的稳定性要求,可以计算出柱的截面惯性矩和截面模量。

最后,根据这些参数,可以选择适当的截面形状和尺寸。

3. 习题:计算一根钢桁架的整体刚度。

答案:钢桁架的整体刚度可以通过计算其弹性刚度和刚度矩阵来得到。

弹性刚度可以根据桁架的几何形状和材料的弹性模量来计算,刚度矩阵则取决于桁架的节点连接方式和材料的刚度。

根据这些参数,可以使用矩阵运算来计算钢桁架的整体刚度。

4. 习题:设计一根钢梁的连接节点。

答案:设计钢梁的连接节点需要考虑到节点的强度和刚度。

首先,根据节点的强度要求,可以计算出节点的承载能力。

然后,根据节点的刚度要求,可以计算出节点的刚度系数。

最后,根据这些参数,可以选择适当的连接方式和尺寸。

5. 习题:分析一根钢梁的挠度和变形。

答案:钢梁的挠度和变形可以通过计算其弯曲挠度和剪切变形来得到。

弯曲挠度可以根据梁的几何形状、材料的弹性模量和加载条件来计算,剪切变形则取决于梁的截面形状、材料的抗剪模量和加载条件。

根据这些参数,可以使用公式来计算钢梁的挠度和变形。

通过解答这些习题,我们可以更好地理解和应用钢结构设计的知识。

同时,这些习题也可以帮助我们发现和解决实际工程中的问题。

希望大家能够认真对待这些习题,并不断提高自己的钢结构设计能力。

钢结构的温度变形控制

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。

浅谈钢结构工程施工中钢梁变形控制和矫正

浅谈钢结构工程施工中钢梁变形控制和矫正

浅谈钢结构工程施工中钢梁变形控制和矫正结合实例工程青龙坞流云展演大厅施工中主钢梁过大变形问题,具体从设计、下料、施工等各个环节对其问题进行了探讨,并提出相应的防变形和矫正技术措施,希望对今后类似项目的设计具有一定的指导意义。

标签:钢结构施工方案;钢梁变形;分析原因;加固方案近几年来,随着科学技术的迅速发展,钢结构由于较混凝土结构具有自重轻、施工周期短、整体刚度好、强度高等良好的性能,在工业及民用建筑中的实际应用越来越广泛。

然而钢结构带来的许多实际问题也随之产生,同时对钢结构施工单位技术人员也是一种挑战。

1、工程概况浙江省杭州市桐庐县流云项目---青龙坞展演大厅为钢结构框架结构,屋面分为多块区域且高度不一,斜屋面与平屋面交替连接,柱顶平均高度为6m,柱距宽度平均为10m,跨度为20m。

设计时钢屋架均采用普通焊接工字钢梁与钢柱刚接,局部按照平面井字型排布,工字钢梁之间均刚性连接。

设计中按最不利受力工况计算,最长钢梁长度为15米,跨中扰度为27m(包含上人屋面荷载)。

而设计人员在考察施工现场时发现,施工单位人员仅在安装完工字钢梁和次梁之后,跨中扰度变形就已经达到30mm,如果再加载上人屋面荷载,钢梁变形将大大超过设计要求,所以设计人员,马上对其变形过大问题进行原因分析和矫正控制,使其达到安装范围误差内,方可进行下一部工序。

2、原因分析钢结构施工中造成大跨度钢梁扰度过大的原因很多,设计人员通过对施工现场的实际调查,发现导致钢梁变形异常原因如下:2.1施工过程中未做好设置临时支撑等设施的搭建临时支柱不仅仅是大跨度钢结构施工过程中的有效应用的主要设施,也是实现基于结构承载力为主的相应的受力性能的有效分析,进而将结构的受力状态及相应的临时支承点问题进行分析,从而实现基于构件完整性与安全性的有效分析。

在钢结构未形成空间整体受力体系时,结构在其平面外的稳定性很差,若没有设置临时支撑设施,将会导致结构平面外的整体倾覆和变形;或者平面内由于钢梁跨度过大,平面内也会出现过大变形。

钢结构施工中常见的问题及解决方法

钢结构施工中常见的问题及解决方法

钢结构施工中常见的问题及解决方法钢结构作为一种新型的建筑结构体系,具有轻质、高强、耐久、可重复利用等优点,因此在现代建筑中得到了广泛应用。

然而,在钢结构施工过程中,也会出现一些常见问题,如下:一、钢结构尺寸偏差问题钢结构尺寸偏差问题是钢结构施工中常见的问题之一。

这种问题的出现可能是由于制造、运输、安装等环节中的误差所致。

如果钢结构尺寸偏差过大,将会影响到整个建筑的结构安全和美观度。

解决方法:1.在制造过程中,应该严格按照设计图纸进行制造,确保尺寸精度。

2.在运输过程中,应该采取合适的运输方式,避免钢结构在运输过程中发生变形。

3.在安装过程中,应该使用精密的测量工具,确保钢结构的尺寸精度。

二、钢结构焊接问题钢结构的连接方式主要有螺栓连接和焊接连接两种。

在焊接连接中,常见的问题是焊缝质量不佳、焊接变形等问题。

解决方法:1.在焊接过程中,应该使用高质量的焊接材料,确保焊缝质量。

2.在焊接过程中,应该控制好焊接温度和焊接时间,避免焊接变形。

3.在焊接过程中,应该使用合适的夹具和支撑,避免焊接变形。

三、钢结构防腐问题钢结构在使用过程中容易受到腐蚀的影响,因此需要进行防腐处理。

常见的防腐方式有喷涂、热浸镀锌等。

解决方法:1.在防腐过程中,应该选择合适的防腐方式,根据不同的使用环境选择不同的防腐方式。

2.在防腐过程中,应该使用高质量的防腐材料,确保防腐效果。

3.在防腐过程中,应该严格按照防腐工艺要求进行操作,确保防腐效果。

四、钢结构安装问题钢结构安装是钢结构施工中最重要的环节之一。

常见的问题有安装不平整、安装不牢固等。

解决方法:1.在安装过程中,应该使用合适的安装工具和设备,确保安装精度。

2.在安装过程中,应该使用高质量的安装材料,确保安装牢固。

3.在安装过程中,应该严格按照安装工艺要求进行操作,确保安装质量。

综上所述,钢结构施工中常见的问题主要包括尺寸偏差、焊接问题、防腐问题和安装问题。

针对这些问题,我们可以采取相应的解决方法,确保钢结构施工的质量和安全。

钢结构设计中变形问题

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。

钢结构变形矫正的原理

钢结构变形矫正的原理

钢结构变形矫正的原理钢结构变形矫正是指通过一系列的调整和处理技术,使变形的钢结构恢复到设计要求的几何形状和初始位置。

原理主要包括塑性变形原理、受力原理和材料原理。

1. 塑性变形原理:钢结构变形矫正的关键在于利用材料的塑性变形特性。

钢材具有良好的塑性,可以通过施加外力使原本发生的弹性变形,转变为塑性变形,从而实现结构的矫正。

在矫正过程中,通过施加适当的载荷并结合适当的工艺方法,使原本变形的钢材发生塑性变形,从而调整其受力状态,恢复结构的几何形状和位置。

2. 受力原理:钢结构变形矫正是基于受力原理进行的。

结构的变形是由于外力作用引起的,而变形后的结构会重新分布受力,使得原本承受荷载的构件产生变形,从而导致整体结构的变形。

变形矫正是通过调整结构承载方式和提供适当的支撑,使受力分布重新合理,从而减少变形和恢复结构的初始状态。

3. 材料原理:钢结构变形矫正的原理还与钢材的力学性质有关。

在变形矫正中,需要对钢材的变形性状进行分析和计算,以确定应力、应变和弯曲变形等参数,从而制定矫正方案。

根据钢材的抗弯强度、屈服点和塑性应变等特性,科学地选择施加的外力和工艺方法,使钢材发生塑性变形,并保证变形的控制在安全范围内。

具体的变形矫正过程如下:1. 检测变形:首先需要对钢结构的变形情况进行检测,通过测量变形的位移、偏差、倾角等参数,分析结构的变形情况和原因,确定矫正的目标。

2. 制定矫正方案:根据实际情况制定矫正方案,包括确定施加的外力大小和方向、确定工艺方法和操作过程,并计算预期的变形矫正效果。

3. 施加外力:根据矫正方案,通过施加适当的外力,包括压力、拉力、弯曲力等,使钢材发生塑性变形。

在施加外力之前,需要进行合理的加固和支撑,以确保结构的稳定性和安全性。

4. 控制变形:在施加外力的过程中,需要不断进行观测和测量,掌握变形的情况,及时调整施力方式和力的大小,以达到控制变形的目的。

5. 验收和加固:变形矫正完成后,需要进行验收,检测变形的恢复情况和结构的安全状况。

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α2i =
1−
式中
H3
1 ∑ N ⋅ ∆u
∑H ⋅h
MⅡ-计及二阶效应的杆端弯矩;
H3
′ H3
′ H3
H2
H2
′ H2
Hale Waihona Puke ′ H2(a)M I s -框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的杆件端弯矩;
(3 ) 的增大系数 α 2 i 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 α 2 i 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 M I s 增大,而无侧移弯矩 M I b 并未增大。当式(1)左端不超过 0.1 时,增大系数 α 2 i 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,
M h t0 tw M/h b0
加规的规定小,和欧规接近。 3.构造细部的变形影响 钢结构构造细部的变形,也会对内力分布产生影响。设计人员对此应有明晰的概念。图 N1 4a 所示牛腿和柱焊接连接的节点,在柱腹 板不设横向加劲肋的情况下,柱翼缘承受 牛腿翼缘力 M h 后会发生变形,变形使 连接焊缝的应力分布不均匀,在腹板附近 应力大,越靠近翼缘边缘越小。有鉴于应 力分布的不均匀性,在计算焊缝时,需要 用有效长度来代替它的实际长度。有效长 度可由国际焊接学会推荐的下式计算[1]
nz h
δ 0 h = 1 541 ~ 1 418 δ 0 h = 1 451 ~ 1 346
u1 23
δ0 =
W1 2 − 1 (1 − ϕλn ) (6) A ϕ
(7)
.ta
ob
ao .co
3
m
ns -框架层数
/Q
Q
1 0.2 + 1 n s 175
(5)
:25 00
的钢材,可取ψ = 0.004 。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
(a) 图3
(b)
(c )
假想水平荷载
ψ =
式中
上式是采用初弯曲 δ 0 h = 1 250 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
式中
W 和 A -分别为截面模量和截面面积;
把 b 类截面的 ϕ 和 λn 的关系代入式 (6) , 并对工形截面 W A 和截面高度的相对值取近 似关系,可得 λn 在 0.4~1.2 之间变化时的比值 δ 0 h : Q235 钢构件 Q345 钢构件
ht
tp
://
′ 图 2b 所示。这些支座的水平反力是 H ′ i 。计算 M I s 时则按图 2c,框架只承受反向的 H i 。式
jia
nz h
图 2 给出了按公式(2)计算的简图:计算 M I b 时需要在各层柱上端加上水平支座,如
u1 23
α 2 i -考虑二阶效应第 i 层杆件的侧移弯矩增大系数。
Deformation Issues in Steel Structure Design
Chen 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 of deformation 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 对此做一综合性阐述,并联系设计规范的有关规定加以说明。 1. 结构变形和内力计算 传统的结构内力计算都采用一阶分析方法, 也就是以未变形的结构简图为分析对象, 不 考虑结构在荷载作用下产生的变形对内力分布的影响。 不过也有例外, 主要是用柔索做承重 构件的悬索桥、悬索屋盖结构和用柔索抗风的桅杆结 构。 它们在重力荷载或风荷载作用下的位移比较大, 对 u3 内力分布的影响不再能够忽略不计, 采用一阶分析的方 N 法来计算内力会导致可靠度不足。现代的多层建筑结 H u2 构,层数越来越多。由于材料高强化、计算精细化和围 h 护结构轻型化,钢框架在侧力作用下的位移比过去增 u1 ∆u 大,以致竖载-侧移效应(国际上称为 P − ∆ 效应)也 会成为钢框架设计需要考虑的因素。 有鉴于此 《钢结构 设计规范》GB50017-2002 给出了框架结构需要考虑二 阶效应的判别条件:
P∆ 0 = ψP h
(4)
δ0
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
58 0
E
33
切合实际。 文献[4]经过校准计算提出ψ = 0.005k y , 而 k y = 22
fy
, 对于 f y = 250 MPa
2
式中
H ni —第 i 层柱顶假想水平力; Qi —第 i 层的总重力荷载; ns —框架总层数, ns ≥ 2 ;
α y —钢材强度影响系数,其值为:对 Q235 钢,1.0;Q345 钢,1.1;Q350 钢,
式(1)左端的分母是水平荷载对楼层的倾覆力矩,而分子则是变形派生的二阶倾覆力 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 1
58 0
框架的侧移
33
2
可取容许值 h / 400 。 框架的二阶弹性分析可以用 GB50017 给出的下列近似公式计算: MⅡ = M I b + α 2 i ⋅ M I s (2) (3)
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 Qi 200 和 k s kcQi 200 , k s 为和楼层数有 关的折减系数,即式(7)右端的根号部分, kc 为和每层柱数有关的折减系数。式(7)比
ht tp :// jia nz hu 12 3.t ao ba o. co m /Q Q :25 00 58 03 32
H
MP
ht
tp
P
://
规定节点板自由边长厚比 l f t 不得大于 60 235 f y 。
jia
nz h
A 图 6 给出桁架简图的一段。上弦杆 BC 受压而缩短,驱使 BAC 角缩小,以 图 6 变形对节点板稳定的影响 致节点板 A 的自由边受压,如果节点板 A 的自由边长度 l f 较大而厚度 t 相对较薄,则板边就可能凸曲。为此,GB50017-2002 规范
式(9)和式(10)都是 GB50017 规范第 10 章的公式,适用于 0.85 < 文献[1]推导的有效宽度比值是
η 1=
b1e 13.5 t0 = ⋅ b1 b0 t0 t1
D
因此,式(10)有一定安全裕度。 4.变形激发失稳 结构变形可能促使其内部的较柔杆 件、板件失稳。实例之一是图 5 所示位 置在多跨厂房结构中柱上的天窗架斜杆 BC 和 B' C 。在通常的设计中认为天窗 架杆件不和屋架共同工作,在重力荷载 作用下这两根斜杆都不受力。对风荷载 则认为只有受拉的一根起作用,斜杆截 面和长细比都按拉杆来考虑。然而,屋 架在重力荷载作用下产生挠度,各杆轴 线由图中实线移到虚线,B 和 B' 向下移 动,在两斜杆中产生压力并使之失稳。 因此, 这类天窗架斜杆都应按压杆对待。
.ta
ob
ao .co
2
m
M I b -假定框架无侧移,按一阶弹性分析求得的各杆端弯矩;
/Q
图2
二阶效应计算
Q
(b) 计算 MI b
:25 00
58 0
(c) 计算 MI s
H1
H1
H1′
H1′
33
2
荷载对它产生倾覆力矩 P∆ 0(图 3a) 。 它的不利效 应可以用假想水平荷载
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