钢结构的计算原则

1、钢结构的计算原则进行钢结构计算.目的是使所设计的于材勺除符合功能要求和传力可书外，还应尽节约钢材。结构能否安全工作，涉及许多因素，如作用荷载、材料性能和施工质量而这些因素一般都是随机变 A.为了充分利用材料的潜力， 必须对它们进行数理统计和概率分析，使所设计结构的失效概率小到 足以保证安全使用的程（K,结构失效，首先是指达到承载能力的极除 状态;包括张度破坏、丧失稳定和疲劳破坏等.设构件的承吸能力为R,荷载对构件产生的效应 YA.则构件的失效概率r,可以表示为:P仁P（R-Qo）（8 I）但是，（R-Q）作为一个综合的F,机变爪，情况很复杂，需要统计 资料很多，目前只采-些近似的简化以后，才能

2、作出分析；只有个别国 家采用了这仲计算方法。另一种方法是对R和Q的主要因素分别进行数理统计和概率分析，并参照过去的经验确定设计用的计算承载能力Rs和计算荷载tt应Qs,其条件是使实际承载价力低于Rs的概率足小，实际荷载效应超过Q:的概率也足够小.这时，保iE结构安全侠用的条件是：分别为 荷载效应的标准值（特it位）和构件承载能力的标准值（特征值）系数 K:K:分别称为荷载系敬和材料系敬除征荷载变异外，还包括构件计算与其实际工作之间的差别等因素，K:除表征材训观度的变异外，还包括截面尺寸的负公差等因双. 异致结构不能继续使用的第二种极IV.状态舀变形的极限状态. 达到这种极限状态时，结内的承载能

3、力还是足够的，但在正常荷载作 用下产生的变形已使结构不适子继续使用， 其中已括在静力作用下产 生过大的变形或在动力作用下产生剧烈的振动等 计算结构在标准荷 载作用下的变形并把它控制在一定限度内，是避免出现第二种极限 状态的方法。以上所谈的容许应力和安全系数适用于规范.规定的工业与民用房屋的一般构筑物的翎结构对于这个范圈以外的结构则应恨据具 休情况确定，如施工设备的钢结构荷麟超过标准位的幅度可能较大， 且在使用、折絮冲程中可能产生不利于其工作的变形（如塔吊、脚手架等）、刚擂要提高安全系数。另外，当风荷级作用下恒载起有称作 用时，需要考虑计算恒貌低于标准值的可价性.对于薄壁型俐结构，考虑到截而尺寸

4、负公差和构件缺陷对结构 承峨能力的影响更加明是，规范规定基本安全系数取1.5,因此，钢材 的容许应力都有所降低.用圆钢、小角俐做成的轻型俐结构和薄肇钢结构类似其容许应 力也有所降低。第四节钢材的主要性能一、钢材的破坏形式钥材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性玻坏 . 钢结构所用的材料虽然有较高的筑性和韧性， 但在一定的条件下，仍 然有脆性破坏的可能.塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的它的主要特点是具有较大的、明显可见的塑性交形，而且 仅在材料或构件中的应力达到其抗拉强！ta、后才发生。破坏后的断口 旦纤维状。色泽发暗.在塑性破坏前，由于总有较大的塑性变形

5、发生， 且变形持续的时间较长，很容易及时发现而采取措施予以补救.脆性破坏的特点是破坏前的塑性变形很小， 甚至没有塑性变形， 平均应力比较低（低于屈服点），破坏后的断口平直，呈有光泽的晶粒 状脆性破坏前没有任何预兆，无法及时察觉予以补救，而且一旦发 生还有导致整个结构塌毁的可能，所以比塑性破坏危险得多.奴何防止脆性断裂1）合理的设计首先要为在低沮下工作、受动力作用的俐结构选择合理的钢材，使所用俐材的脆性转变沮度低于结构的工作fM7RI如分别选用平炉3号镇静钢、16ts钢或16U桥钥等，并尽f*用软薄 的材料构造应力求合理使能均匀、连续传递应力，避免构件截面邢 化对宇焊接结构，妥选择合理焊缝设什.

6、2）正确的制造应严格遵守设计对制造所扭出的技术要求，如尽 爱避免使材料出现应变硬化，因剪切、冲孔面造成的局部甲棍化区， 要通过扩钻和刨边来除掉，要正确地选择焊按工艺，保证焊接炭斌，不在构件上任惫起弧、打火和锤击，必贾时可用热处理的方法消除重 要构件中的焊接残余应力，重要部位的焊接，要由经过考试挑选有经 脸的焊工操作，要严格执行质t检验制度.3）正确使用如不在主要结构上任意焊接附加军件，不任愈惫挂 重物，不任意超负荷使用结构；要注愈检亮维护，及时油漆防锈，避免任何撞击或机械扭伤，原a计在室沮工种的结构，在冬季停产时要 注惫保服。对设计人员讲，除注愈结构选料和处理好构造设计，对侧造工 艺的形晌也不

7、能忽视.二、钥材的主要性能（1）受拉、受压及受芍汁的性使在正常情况（常退、峥线、标准 试件）下，一次拄应力一应变图提供表征钢材性能的下列示值：1 ）比例极限相当于曲线中保持直线部分所对应的应力。在比例 极限以内，应力和应变成比例关系，并且变形是弹性的在弹性范围内加荷和卸荷后，试件中不产生残余变形。2）服点应力超过比例极限后，曲线逐渐弯曲，应变逐渐增大当应力到达屈服点时，应变持续地发展，形成塑性平台 （图8-2人）也就 是出现妞性流动范围。在弹性范围和州性流动范围之间是弹塑性范围 塑性流动范围和弹塑性范圈中的应交包括弹性应变和塑性应变两部 分，前者在卸衡时即消失。而后者则成为残余变形而留下来在开

8、始进入塑性流动范围时，曲线波动较大，以后逐渐趋于平稳，其最高点 和最低点分别称为上屈服点和下属服点设计中以下屈服点为依据为 了简化计算，通长假定屈服点以前材料完全是弹性的， 屈服点后完全 是塑性流动的（忽略应变硬化作用），从而把俐材视为理想的弹班性材 料因此，讯结构按弹性设计时，以姗服点作为强度计算的限值；按扭性设计时，侧有愈识地利用材料的翔性性质以获衍节约的效果热处理低合金铆投有明显的润服点和塑性平台这类钢的用服条件是根据3）抗拉强冷饥:塑性平台终止后，开始R.安硬化，应力和应交间又里曲线关系当应力达到曲线艇A点时，试件发生颈缩，随后断裂. 对座于曲线最高点的应力，即为试件的抗拉9度vb.抗

9、拉强度口被认久是材料的妓大承载能力当以im服点，作为9 V,的It位时，抗拉 强成为材料的强度储备.4）伸长率皇应力一应变曲线中最大的应变优，以试件拉断叫最大绝对变形值和试件原标距之比的百分数表示伸长率代表材料塑性应变的能力。（2）冷考性能：由冷竹性能试验来确定。试验时按照规定的弯心充 径在试验机上把试件弯曲180,以试件外面及侧而不出现裂纹或分层 为合格冷奄试验不仅价检脸材料承受规定的弯曲变形能力，还能显 示其内部的冶金缺陷，因此，是判别钢材塑性应变阶力和质扭的一个 综告标准.（a）回俘性能和韧性性能：圈弹性和韧性表征材料吸收机械使的 能力回弹性用材料受拉时单位休积所吸收的弹性能来衡量，其tv位可近似坡取等子圈（幻中三角形0人B的面积回弹性有时也称为目弹 棋盆.韧性用材料IE断裂的单17体积所能吸收的总能最来衡 a,其中 包