浅谈钢结构的极限状态

2020-05-07 09:07 西安钢结构 钢结构公司

　　我国钢结构设计的基本原则是要做到技术先进、经济合理、安全适用和确保质量。因此，钢结构设计要解决的根本问题是在结构的可靠性与经济性之间选择一种最佳的平衡,使由最经济的途径建成的结构能在规定的使用年限内,以适当的可靠度满足各种预定的功能要求。

　　我国《建筑结构可靠度设计统一标准》、《工程结构可靠度设计统一标准》对结构规定的功能要求有：

　　1、在正常施工和使用时,能承受可能出现的各种作用。

　　2、在正常使用时具有良好的工作性能。

　　3、在正常维护下具有足够的耐久性。

　　4、在设计规定的偶然事件发生时及发生后,还能够保持必要的整体稳定性。

　　当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时,此特定状态就称为该功能的极限状态。和其他建筑结构一样,钢结构的极限状态分为承载能力极限状态与正常使用极限状态两大类。

　　承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形。比如强度破坏、结构倾覆、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机构体系或构件出现过度的塑性变形等。

　　正常使用极限状态是指结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值,比如,出现影响正常使用或外观的变形、振动,影响正常使用或耐久性的局部破坏(包括裂缝)等。

　　强度破坏是指构件的某一截面或连接件因应力超过材料强度而导致的破坏。例如,有孔洞的钢构件在消弱截面处被拉断,就是一般的强度破坏。钢结构还有一种特殊情况的强度破坏,就是在特定李件下可能出现低应力状态的脆性断裂,例如，材质低劣、构造不合理或者低温等因素,都会促成这种断裂。

　　钢构件因截面小且组成构件的板件较薄,使得失稳成为承载能力极限状态的一个非常重要的方面。压应力是使构件失稳的原因,除轴心受拉构件外,轴心受压构件、受弯构件、压弯构件都不同程度上存在压应力,都有可能丧失稳定性,因此,失稳在钢结构中具有普逼性。不过,有些局部失稳现象并不构成承载能力的极限。

　　疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。许多钢结构工程中钢构件承受循环重复荷载作用,如桥梁、吊车梁等。出现疲劳断裂时,截面上的应力低于材料的抗拉强度,甚至低于屈服强度,端口可能贯穿于母材,还可能贯穿于连接焊缝,或者贯穿于母材及焊缝。疲劳断裂的危险性较大。

　　由于钢材具有良好的塑性变形能力,并在屈服后还会强化,设计钢结构时可以者虐适当利用材料的塑性,但是利用钢材的塑性工作阶段不应导致过大的变形,否则会导致结构或构件不适于继续承载。

　　承载能力极限状态一般是不可逆的,一旦发生就会导致结构失效,因此必须慎重对待。正常使用极限状态中的变形和振动,通常都在弹性范围内,并且是可逆的。对于可逆的极限,可靠度方面的要求可以适当放宽一些。

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