淺談鋼結構的極限狀態
2020-05-07 09:07 西安鋼結構 鋼結構公司
我國鋼結構設計的基本原則是要做到技術先進、經濟合理、安全適用和確保質量。因此，鋼結構設計要解決的根本問題是在結構的可靠性與經濟性之間選擇一種佳的平衡,使由經濟的途徑建成的結構能在規定的使用年限內,以適當的可靠度滿足各種預定的功能要求。
我國《建筑結構可靠度設計統一標準》、《工程結構可靠度設計統一標準》對結構規定的功能要求有：
1、在正常施工和使用時,能承受可能出現的各種作用。
2、在正常使用時具有良好的工作性能。
3、在正常維護下具有足夠的耐久性。
4、在設計規定的偶然事件發生時及發生后,還能夠保持必要的整體穩定性。
當整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求時,此特定狀態就稱為該功能的極限狀態。和其他建筑結構一樣,鋼結構的極限狀態分為承載能力極限狀態與正常使用極限狀態兩大類。
承載能力極限狀態是指結構或構件達到大承載能力或出現不適于繼續承載的變形。比如強度破壞、結構傾覆、疲勞破壞、喪失穩定、結構變為機構體系或構件出現過度的塑性變形等。
正常使用極限狀態是指結構或構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值,比如,出現影響正常使用或外觀的變形、振動,影響正常使用或耐久性的局部破壞(包括裂縫)等。
強度破壞是指構件的某一截面或連接件因應力超過材料強度而導致的破壞。例如,有孔洞的鋼構件在消弱截面處被拉斷,就是一般的強度破壞。鋼結構還有一種特殊情況的強度破壞,就是在特定李件下可能出現低應力狀態的脆性斷裂,例如，材質低劣、構造不合理或者低溫等因素,都會促成這種斷裂。
鋼構件因截面小且組成構件的板件較薄,使得失穩成為承載能力極限狀態的一個非常重要的方面。壓應力是使構件失穩的原因,除軸心受拉構件外,軸心受壓構件、受彎構件、壓彎構件都不同程度上存在壓應力,都有可能喪失穩定性,因此,失穩在鋼結構中具有普逼性。不過,有些局部失穩現象并不構成承載能力的極限。
疲勞斷裂是微觀裂縫在連續重復荷載作用下不斷擴展直至斷裂的脆性破壞。許多鋼結構工程中鋼構件承受循環重復荷載作用,如橋梁、吊車梁等。出現疲勞斷裂時,截面上的應力低于材料的抗拉強度,甚至低于屈服強度,端口可能貫穿于母材,還可能貫穿于連接焊縫,或者貫穿于母材及焊縫。疲勞斷裂的危險性較大。
由于鋼材具有良好的塑性變形能力,并在屈服后還會強化,設計鋼結構時可以者虐適當利用材料的塑性,但是利用鋼材的塑性工作階段不應導致過大的變形,否則會導致結構或構件不適于繼續承載。
承載能力極限狀態一般是不可逆的,一旦發生就會導致結構失效,因此必須慎重對待。正常使用極限狀態中的變形和振動,通常都在彈性范圍內,并且是可逆的。對于可逆的極限,可靠度方面的要求可以適當放寬一些。
更多相關西安鋼結構資訊，請點擊：www.ld0738.cn
