钢结构中拉杆的长细比限值有何意义
(2011-08-23 16:45:51)
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钢结构拉杆长细比论坛学习杂谈 |
分类: 结构设计疑问 |
在审一个厂房图纸,发现下柱支撑截面很小,感觉有问题,算一下,果然拉杆长细比超限。但不清楚规范为什么如此规定,在网上查了一天,找到一个自己可以接受和理解的解释,算是一点收获吧。
考虑压杆的稳定时,控制长细比容易理解,拉杆是为何?
限制拉杆的长细比,主要从两方面考虑:
一方面,拉杆长细比太大,在施工中很容易变形,不便于制作、运输和安装,变形过大甚至可能超过验收规范中所允许的初弯曲和初扭转等初始缺陷。
另一方面,拉杆在轴向拉力作用下,就象弦乐器中绷紧的弦,受风、汽车、吊车或振动设备等激振源的激振,很容易产生振动。弦乐器中音越高的弦就越细,也就是长细比越大,则其自振频率就越高。拉杆的受激振动也相类似,长细比越大,受激振越容易产生高频率振动,单位时间的振动次数就越多。时间久了,就容易产生疲劳裂缝,加上拉杆的疲劳敏感性特别强,所以也应该限制其长细比。
应该明确为何要限制受拉和受压构件的长细比。一是长细比过大,构件容易变形,受压构件因初变形产生的二阶应力会增大,而且在偶然作用下也很容易失稳,受拉构件则容易产生高频振动导致疲劳破坏。二是长细比过大在制作、运输和安装过程中容易产生较大的初变形,甚至超出钢结构工程施工质量验收规范所允许的初变形。也就是限制长细比主要是为了防止钢结构或结构构件变形。
对于受弯构件的整体变形主要从两方面加以限制,一方面是弯矩作用平面内的变形是直接限制其挠度;另一方面是保证弯矩作用平面外的整体稳定,可以利用密铺的钢板或钢筋混凝土板与梁受压翼缘牢固连接,或设置足够密的侧向支撑即验算自由长度与受压翼缘宽度之比不超过一定值,实际上就是限制受压翼缘的侧向长细比,两种方法都是确保受压翼缘不会向侧向失稳,这两种条件都不满足时则应该计算其稳定性。这两种变形限制都比限制长细比更具体更有效,所以也就没有必要再限制长细比了。
至于拉弯和压弯构件的变形限制,我国规范看似是不明确的,实际上还是明确规定的。在5.3.8和5.3.9两条中分别给出受压和受拉构件的允许长细比,这里没有明确是轴心受压或轴心受拉,实际上是包括了轴心受压和压弯构件、轴心受拉和拉弯构件,特别是以压为主的压弯构件和以拉为主的拉弯构件基本上以限制长细比来限制其变形。而在3.5.1条中也是明确设计时应对结构或构件的变形(挠度或侧移)有限制。对这条的理解除了梁应该限制挠度外,对压弯或拉弯构件也应该限制其挠度,这时压弯构件或拉弯构件当然是以弯为主的。至于侧移则完全是限制压弯构件的上下两端的相对侧向位移变形。
对于受弯构件的整体变形主要从两方面加以限制,一方面是弯矩作用平面内的变形是直接限制其挠度;另一方面是保证弯矩作用平面外的整体稳定,可以利用密铺的钢板或钢筋混凝土板与梁受压翼缘牢固连接,或设置足够密的侧向支撑即验算自由长度与受压翼缘宽度之比不超过一定值,实际上就是限制受压翼缘的侧向长细比,两种方法都是确保受压翼缘不会向侧向失稳,这两种条件都不满足时则应该计算其稳定性。这两种变形限制都比限制长细比更具体更有效,所以也就没有必要再限制长细比了。
至于拉弯和压弯构件的变形限制,我国规范看似是不明确的,实际上还是明确规定的。在5.3.8和5.3.9两条中分别给出受压和受拉构件的允许长细比,这里没有明确是轴心受压或轴心受拉,实际上是包括了轴心受压和压弯构件、轴心受拉和拉弯构件,特别是以压为主的压弯构件和以拉为主的拉弯构件基本上以限制长细比来限制其变形。而在3.5.1条中也是明确设计时应对结构或构件的变形(挠度或侧移)有限制。对这条的理解除了梁应该限制挠度外,对压弯或拉弯构件也应该限制其挠度,这时压弯构件或拉弯构件当然是以弯为主的。至于侧移则完全是限制压弯构件的上下两端的相对侧向位移变形。
源自okok论坛上“zhdsh”语:
顺便把他加为好友,以后有空时要温习他的帖子。这也是我常在论坛学习的方式,呵呵!
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