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鋼結(jié)構(gòu)的變形影響
鋼結(jié)構(gòu)的一個主要特點(diǎn)是強(qiáng)度高、塑性和韌性好、構(gòu)件截面小、厚度薄,其在制作與使用過程中易產(chǎn)生的變形問題應(yīng)引起足夠的重視。設(shè)計工作者應(yīng)了解結(jié)構(gòu)的變形情況及其影響,并在設(shè)計文件注明控制變形的要求。
1. 制造、安裝變形的影響。鋼結(jié)構(gòu)在制造和安裝過程中允許一定的偏差,其中允許偏差值應(yīng)符合現(xiàn)行國家有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求。鋼結(jié)構(gòu)在制造中焊接殘余變形較為突出,焊接構(gòu)件經(jīng)局部加熱冷卻后產(chǎn)生各種變形,如縱、橫向收縮變形、角變形、彎曲變形、扭轉(zhuǎn)變形、波浪變形等。這些變形加上構(gòu)件在組裝和安裝中的初始缺陷,對不同的構(gòu)件產(chǎn)生不同的影響。如:焊接殘余角變形的對接和搭接構(gòu)件在受拉時將引起附加彎矩,其附加應(yīng)力嚴(yán)重時可導(dǎo)致構(gòu)件破壞;構(gòu)件的初始撓度對軸心壓桿隨著壓力的增大而增大,構(gòu)件既受壓又受彎,附加彎矩將使構(gòu)件受壓能力受到損害。
2. 變形對使用的影響。構(gòu)件過大的變形影響結(jié)構(gòu)的正常使用和觀感,搖擺對居住者產(chǎn)生不適或破壞建筑的內(nèi)部裝飾以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷。為避免出現(xiàn)上述的現(xiàn)象,有必要限制結(jié)構(gòu)的變形。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)〉〉GB 50017—2017 規(guī)定了框架與受彎構(gòu)件等的變形值不超過容許變形限值。對于高層和超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑,在陣風(fēng)荷載作用下出現(xiàn)較大的擺動或扭轉(zhuǎn),將使人感覺不舒適,有時無法忍受。而地震時過大振幅會引起結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞,故相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其框架在風(fēng)荷載作用下頂點(diǎn)最大加速度限值和地震作用下頂點(diǎn)位移的限值,以保證建筑的舒適度與安全度。
3. 變形對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。多層框架結(jié)構(gòu)一般側(cè)向剛度較大,通常以未變形的結(jié)構(gòu)簡圖為對象計算內(nèi)力,忽略變形對內(nèi)力的影響。高層和超高層建筑,隨著層數(shù)的增加和建筑高寬比的增大,設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)必須考慮變形對內(nèi)力的影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或地震作用水平力作用下水平位移增大,豎向荷載產(chǎn)生的二階效應(yīng)不能忽視,其主要影響是側(cè)移引起豎向荷載的偏心產(chǎn)生附加彎矩,而附加彎矩又進(jìn)一步使側(cè)移增大,對千非對稱結(jié)構(gòu)還會引起
附加扭矩。如果這種效應(yīng)不能與豎向荷載作用相平衡,結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)P-.1 效應(yīng)引起的整體失穩(wěn)。
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