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为什么钢结构是“万能结构形式”?

为什么钢结构是“万能结构形式”?

钢结构构件的受力特点及连接形式

钢结构具有抗拉、抗压强度高、截面小、自重轻、结构性能好等特点,广泛应用于各种结构形式,如梁、桁架、刚架、拱、网架、悬索等,在高层建筑和桥梁中的应用越来越多。钢结构所用材料必须具有高强度、良好的塑性和韧性,并适合冷加工和热加工。同时,还必须具有良好的焊接性。Q235、Q345(16Mn)、Q390(15MnV)和Q420适用于钢结构

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1。钢结构连接

钢结构是由钢板和型钢通过必要的连接而成。钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接和螺栓连接三种。

(1) 焊接连接:焊接连接是目前钢结构的主要连接方式。它具有结构简单、节约钢材、加工方便、使用方便、自动化操作等优点。在直接承受动载荷的结构中,垂直于应力方向的焊缝不宜采用局部熔透对接焊缝。

(2) 铆接:由于结构复杂,钢量大,目前很少使用铆接。由于铆钉连接具有良好的塑性和韧性,传力可靠,便于检测,有时仍应用于一些重载、直接承受动载荷的结构中。

(3) 螺栓连接:螺栓连接分为普通螺栓和高强度螺栓。普通螺栓结构简单,拆装方便。普通螺栓一般采用Q235材质。高强度螺栓由合金钢制成。高强度螺栓制造工艺精密,工序多,要求高。目前,它已广泛应用于我国桥梁、大跨度建筑和工业厂房。

2。钢结构的应力特性

(1) 受弯构件

钢梁是最常见的受弯构件。

1) 钢梁截面形式

钢梁的截面形式一般包括型钢和钢板组合梁。型钢中多采用工字钢和工字钢,钢板组合梁中多采用焊接工字钢。

2) 钢梁强度、刚度及稳定性计算

① 抗弯强度计算:以梁的塑性发展到一定深度为极限状态。对于需要进行疲劳计算的梁,不考虑梁的塑性发展。为了保证梁的受压翼缘不产生局部失稳,应限制其自由延伸宽度与厚度之比。

② 抗剪强度计算:梁的抗剪强度按弹性设计。

③ 刚度计算:梁必须有一定的刚度才能有效工作,刚度不足会导致梁挠度过大,

影响结构的正常使用。因此,钢梁的设计不仅要满足强度要求,还要满足刚度要求。

梁的挠度计算采用荷载标准值,不考虑螺栓孔对截面的削弱。

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④ 钢梁整体稳定计算:当梁的受压翼缘上有木板(各种钢筋混凝土板或钢板)紧贴并与之连接牢固时,可防止梁受压翼缘发生横向位移,或当工字形简支梁受压翼缘的自由长宽比满足相应要求时,可不计算梁的整体稳定。此外,还应检查梁的整体稳定性。

⑤ 钢梁局部稳定计算:通常采用加劲肋来加强腹板的局部稳定,梁翼缘的局部稳定一般通过限制板的宽厚比来保证。轧制工字钢和槽钢等型材一般不存在局部失稳。

(2) 受拉构件、受压构件

1) 受拉构件根据受力情况可分为轴向受拉构件和偏心受拉构件(拉弯构件)。① 轴向受拉构件:轴向受拉构件在桁架中很常见。轴向受拉构件的强度应按净截面面积计算。通过限制长细比来保证构件的刚度。

② 偏心受拉构件:偏心受拉构件很少使用,桁架拉杆在节点间同时承受横向荷载时为偏心受拉构件。

2) 受压构件

桁架的柱和柱是常见的受压构件。根据受力情况,受压构件可分为轴压构件和偏心受压构件(压弯构件)。本文主要介绍轴压构件。

受压构件按截面结构可分为实腹式和格构式两种。前者结构简单,制造方便;后者制造劳动密集,但节省钢材。当构件高度较大时,可采用格构式来提高截面刚度,节约钢材。与轴拉构件一样,轴压构件的截面设计也需要满足强度和刚度的要求。此外,还应计算轴心受压构件的整体稳定和局部稳定:轴心受压构件的整体稳定应考虑整体稳定系数,局部稳定应通过限制板宽厚比来保证。

(3) 梁柱节点

当梁与柱连接时,梁可以支撑在柱的顶部或连接到柱的侧面。两者都可以制成铰链式或刚性连接。

3。钢结构构件的防火防锈

1) 钢结构耐火性能差。当温度达到550℃时,钢的屈服强度将下降到常温屈服强度的0.7,结构将达到强度设计值,并可能受损。

设计时,应按有关消防规范的规定,使建筑结构符合相应的消防标准的要求。在消防标准规定的时间内,钢结构的温度不得超过临界温度,以保证结构的正常承载能力。

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2) 暴露在外的钢结构可能会受到大气的严重腐蚀,特别是受到污染的大气。最常见的是生锈。因此,有必要对构件表面进行防腐处理,以保证钢结构的正常使用。防腐处理方法应根据构件表面条件和使用寿命的要求确定。

结构设计时,应妥善处理施工方法,避免出现槽钢槽口向上放置、积水等情况;大型构件应设置便于人观察的观察口,以便检查和维护构件内部状况等。感兴趣请到官网咨询查看。官网网址:www.handanquda.com


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