提高建筑钢结构耐火性与可靠性的研究
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浅谈建筑钢结构耐火性能的改善【摘要】文章简述了钢结构的特点及耐火性能,并基于工作实践,提出提高钢结构耐火性能的措施,以供业界参考。
【关键词】钢结构;耐火;防火;设计随着科技水平快速的发展,各种建筑材料也随之不断的涌现。
钢结构作为建筑材料来讲已经取得了人们的信任,钢结构可以使建筑的体态更为轻盈、可以获得更多的建筑空间、可以满足人们对大跨度建筑造型的需求等。
目前被广泛应用于宾馆、饭店、展览馆等民用公共建筑和厂房、仓库等工业建筑。
虽然钢结构集众多优点于一身,但是钢结构有一个致命的弱点:不耐高温。
虽然钢结构本身不具有可燃性,但是钢结构本身又有受热强度降低极易造成建筑物倒塌等特发生,钢结构建筑一旦发生火灾往往造成群死群伤等恶性火灾事故的发生。
因此,对钢结构的抗火设计、防火措施等问题应予以格外重视。
1.钢结构的特点1.1美观钢结构建筑中,结构的形体、构建、节点的设计与功能需达到一体化,这样,建筑更富有功能化。
同时钢结构建筑又具有较强烈的时代感和多变的外表,适于表达建筑师的想象,是融技术与艺术于一体的。
另外,钢结构建筑内部空间宽敞,可灵活布设各种管线,并方便进行扩建、改建,不会影响建筑总的布局效果。
1.2经济钢结构建筑采用先进的设计和加工工艺以及大规模的生产方式,材料加工和安装一体化,简单迅速,能够使建筑物更早地投入使用,节省了大量的施工费用、施工进度,降低了成本;另外,钢结构建筑由于结构重量轻、柱底反力较小,节省了大量的地基处理费用,降低了造价。
而在改建和加固方面,钢结构不用使用过多费用就可以很容易地实现拆散、转移和异地组装。
1.3抗震根据比较,相同的建筑造型,六层钢结构住宅重量仅相当于四层砖混结构住宅的重量。
正是由于钢结构重量轻和节点力学特性,使得钢结构建筑塑性好,在一般条件下不会因荷载而突然断裂。
同时又具有韧性好,对动力荷载适应性强;总质量小、质地均匀、材质波动小,且延性好,具有较好的抗震性能。
如遇强大外力,在破坏前会有较大的变形,易于觉察和躲避。
钢结构厂家如何做才能提高材料的耐火性能,延长耐火时间钢结构建筑的优点众多,建筑行业当中也经常用到,主要原因就是它重量轻,又是可回收材料。
不过钢结构本身也有缺点,那就是它无法承受高温,钢结构建筑的安全也受到影响,对于钢结构厂家来说也是一个考验。
在这个前提之下钢结构厂家是用什么方法来提高它的耐火性的?【1】使用钢结构建筑耐火耐候钢,一般钢材耐火性都比较差,但是通过改变钢材的材料成分,添加特定的成分,改变钢材的组织和显微结构,可以提高钢材本身的耐火性和耐候性。
当这种钢材的温度达到60度时,强度的温度下降不到30%。
此外,由于它的耐火性,钢结构厂家在施工过程当中可以适当地减少使用保护层的厚度,甚至可以不涂防锈漆,可以节约一部分的成本。
目前国内已经有钢结构建筑使用耐火耐候钢,为钢结构建筑提供了更优良的材料来源。
【2】纯钢结构和构件的耐火性相对较差,可以适当和混凝土结合形成混合构件,或者整个钢结构工程中一些关键部位直接使用钢筋混凝土结构。
比如钢管混凝土柱可以作为柱子使用,这样可以有效提高耐火的限制,并且钢管的直径越大,耐火时间越长。
有的钢结构建筑对防火的要求比较严格,楼板和楼梯尽量采用钢筋混凝土结构。
【3】对钢结构构件采用合理的防火结构处理,钢结构的消防结构应该合理、牢固、经济、易于施工并且利于装饰。
如果带有不燃体的维护或者分隔构件在同一轴线上的时候,可以利用不燃墙本身为钢结构构件提供防火保护,不需要再做防火层,对于外露的钢构件则应采用合理的防火结构。
【4】钢结构厂家应对整个钢结构建筑实施有效的防火防护,钢结构常用的就是外包混凝土的防护、外包钢筋网水泥砂浆、外包防火板、喷涂防火涂料等。
外包混凝土是利用混凝土来保护钢构件,混凝土当中还应该布置结构钢筋,防止混凝土脱落。
钢丝网水泥砂浆防火是一种比较传统的施工方法,采用金属网抹灰和砂浆进行保护。
而防火板则可以用纤维增强水泥板、石膏板、硅酸钙板、蛭石板等不易燃的材料包裹钢构件,起到保护作用。
钢结构在建筑工程中的耐火性能探讨摘要:钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好,施工时间短、材料可回收再生等诸多优点,但由于钢材本身不能耐高温的特点,影响了钢结构建筑的安全性,阻碍了钢结构的发展。
本文对钢结构的耐火性能做了简单介绍,并在设计以及施工方面提出了提高钢结构耐火性能的相关措施。
关键词:钢结构;耐火性;措施引言钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工进度快、结构占用面积少、工业化程度高等一系列优点,它与混凝土结构相比,环保且更有利于建筑产业化的发展。
因而高层、超高层建筑和一些有特殊要求的工业与民用建筑采用钢结构的较多。
目前,我国是世界钢产量第一的国家,有关部门正在研究进一步在房屋建筑中扩大钢结构的使用范围。
但从防火角度看,钢结构虽然是不燃烧体,但很不耐火。
因此提高钢结构的耐火性能是推广钢结构建筑的关键。
只有提高钢结构的防火性能才能充分发挥钢结构节能建筑的优势。
1 钢结构的特点钢结构施工时间短、用于施工的钢结构构件可以是工厂化生产、现场安装,可以大大缩短施工的时间,节约时间;空间大:由于钢材的抗压、抗侧弯强度均为混凝土的1.5 倍,因此在等同强度的条件下可以缩小截面从而增大了有效的空间;可循环利用:钢结构建筑的施工材料可以实现再生利用,这样就减少了大量的建筑垃圾。
抗震性能好,由于钢结构属于柔性结构、自重轻,能有效地降低地震响应及灾害的影响程度,有利于抗震。
耐火性差:钢材的导热系数远远大于钢筋混凝土的导热系数,其耐火性能也远远差于混凝土结构,当温度达到600℃的时侯,钢结构就会基本丧失其全部的强度和刚度。
因此在钢结构建筑中抗火被看做重要一环;耐腐蚀性差:由于钢材表面的铁原子与空气中的氧化合会生成氧化铁锈,锈蚀能够引起应力集中,从而危害钢结构建筑的使用安全,使钢结构建筑寿命减短,因此对钢结构建筑进行有效的防腐措施才能确保其使用时间。
2 材料选择要点目前,我国建筑钢材一般只用两种,即碳素结构钢和低合金高强度结构钢,其相应的国家标准为《碳素结构钢》(GB700—88)和《低合金高强度结构钢》(GB/T1591—94)。
提高钢结构耐火性能大力推行钢结构建筑摘要:钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好,施工时刻短、材料可回收再生等诸多优势,但由于钢材本身不能耐高温的特点,阻碍了钢结构建筑的平安性,阻碍了钢结构的进展。
本文对钢结构的耐火性能做了简单介绍,并在设计和施工方面提出了提高钢结构耐火性能的相关方法。
关键词:钢结构耐火性方法0引言建筑钢结构的优势多多,相较较传统的混凝土结构和砌体结构等,它性能稳固,质量轻强度高,抗震性能好,施工时能够在厂房进行加工再到现场装配,不仅装配的完整度好周密度高,而且能够大大的加速施工进度缩短工期。
同时它还被称为“绿色建筑”,基础造价低,材料可回收和再生,节能、省地、节水。
作为一种绿色环保建筑,最近几年来,钢结构住宅已被建设部列为重点推行项目。
但是,这么好的建筑结构形式却有一处致命伤,那确实是耐火性能差。
由于钢结构建筑本身具有必然的可燃物,而钢结构本身又有受热强度降低极易造成建筑物倒塌等特性,因此钢结构建筑一旦发生火灾往往造成群死群伤等恶性火灾事故的发生。
最典型的例子确实是美国的“911”事件,事件的主角是美国世贸中心大楼,是典型的钢结构高层建筑,座落于美国纽约市曼哈顿闹市区南部、纽约海港旁,由5幢建筑物组成,其主楼呈双塔形,利用钢材万吨,楼的外围有密置的钢柱,墙面由铝板和玻璃窗组成,素有“世界之窗”之称。
“”恐怖攻击中,在大火的作用下主楼仅仅通过30分钟便轰然倒塌,造成了死亡2797人、损失360亿美元的举世震惊惨案。
因此,要想大力推行钢结构,第一必需提高钢结构的耐火性,只有如此,才能使这种节能环保的建筑结构取得普及并真正发挥它的优势。
1钢结构的耐火性能钢结构的耐火性能取决于钢材,钢材本身不燃烧,也具有较好的耐热性,可是钢材不耐高温,随着温度的升高,钢材的强度是呈下降趋势的,同时变形增大。
在200℃之内,钢材性能没有专门大转变:430℃~540℃之间强度急剧下降;600℃时强度很低不能承担荷载。
建筑钢结构耐火性能的改善1. 前言在建筑中,钢结构发挥着越来越重要的作用。
但是,由于钢材在高温下容易软化和融化,因此建筑钢结构在火灾中的表现是一个重要的话题。
本文将讨论建筑钢结构耐火性能的改善方法。
2. 钢结构的耐火性能钢材在高温下失去承载力,是建筑火灾的最大威胁之一。
因此,建筑钢结构的防火设计至关重要。
根据我国国家标准《建筑设计防火规范》,建筑钢结构的耐火等级应不低于1小时,而大型公共建筑的耐火等级应不低于2小时。
3. 改善耐火性能的方法3.1 钢结构防火涂料一种改善建筑钢结构耐火性能的方法是使用防火涂料。
防火涂料能在高温下产生保护膜,延迟钢材的软化和融化。
此外,防火涂料还可以减少火灾后喷洒水的量,减轻灾后清洁的负担。
3.2 防火包裹钢结构防火包裹是另一种改善钢结构耐火性能的方式。
这种方法在钢结构表面布置一层防火材料,如纤维陶瓷毯或难燃泡沫玻璃,起到保护钢结构的作用。
3.3 防火板材防火板材是防火性能较好的一种材料。
通过在钢结构表面安装防火板材,可以形成一层隔热层,短时间内减少热量传导,延长钢结构的耐火时间。
3.4 其他耐火性能的改善方法此外,还有一些其他耐火性能改善方法。
例如,在钢结构的内部和外部安装消防设备,如自动喷水系统和自动灭火系统。
这些设备可以在火灾发生时及时发现火灾和扑灭火灾,从而保护钢结构和建筑内的人员。
4.在建筑中,钢结构的耐火性能是非常重要的。
通过安装防火涂料、防火包裹、防火板材等方法,可以有效地改善钢结构的耐火性能,保护钢结构和建筑内的人员。
而安装消防设备则可以在火灾发生时及时扑灭火灾,保护人员和建筑安全。
钢结构建筑耐火性能研究1. 引言钢结构建筑在现代建筑中占据着重要地位,因其具有轻质、高强度、耐腐蚀、施工周期短等优点,广泛应用于高崖、桥梁、车站、体育馆、大型会展中心和工业厂房等公共建筑和工业场所。
然而,由于钢材在高温环境下失去强度和刚度,因此钢结构建筑的耐火性能成为其安全重要的性能之一。
本文将从钢结构建筑耐火性能的影响因素、国内外研究现状、提高钢结构建筑耐火性能的方法等三个方面进行探讨。
2. 影响因素2.1 钢种钢种对于钢结构建筑在高温环境下的抗压强度和耐火性能有着直接的影响。
普通碳素钢受高温作用后很容易发生塑性变形和失去强度,因此分类除普通碳素钢、低合金高强度钢、高合金高强度钢等。
其中,低合金高强度钢和高合金高强度钢的确提高了在高温下的力学性能,但在一定程度上增加了施工及材料成本,对于大规模建筑难以完全普及应用。
2.2 钢构件形式钢构件形式的几何特点对于耐火性能有较大的影响。
轻型钢构件在高温下保持较好的力学性能,而重型钢构件在高温下容易受到较严重的剪力作用。
此外,形状不同的构件在高温下的温度场分布也有所不同,因此应根据实际情况进行设计。
2.3 砌体保护层在钢结构建筑中,采用砌体保护层来提高钢构件在高温环境下的抗拉强度。
保护层的材料、厚度和施工质量都对于钢结构建筑的耐火性能有较大的影响。
石膏板、水泥砂浆、轻质隔墙板等都是常见的保护层材料。
3. 国内外研究现状3.1 国内研究现状在国内,已有许多学者对于钢结构建筑的耐火性进行了研究。
其中,北京工业大学的姜亦廷教授提出了钢结构防火层设计方法。
该方法在确定防火层厚度的基础上,还考虑了钢结构构件的截面形状、长度和边角处的防火层厚度等因素,提高了钢结构建筑的耐火性能。
3.2 国外研究现状相比国内,国外在该领域的研究较为深入。
如日本、英国和美国等发达国家采用了一系列新型防火隔离材料,如高强度水泥、高强度耐火混凝土、无机玻璃纤维等应用于钢结构建筑的耐火性改进。
建筑钢结构耐火性能的改善概述:钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工进度快、结构占用面积少、工业化程度高等一系列优点,它与混凝土结构相比,环保且更有利于建筑产业化的发展。
但从防火角度看,钢结构虽然是不燃烧体,但很不耐火。
由于混凝土材料价格低廉,可塑性好,耐火性能好,维护保养费低等优点,目前钢筋混凝土结构仍然是住宅建筑中应用最广的结构材料。
因此提高钢结构的耐火性能是推广钢结构建筑的关键。
一、建筑钢结构耐火性能的现状钢虽为不燃烧材料,却是热的良导体,一旦遇到高温火焰其支撑力便会在一定时间内遭到破坏。
实验说明未覆盖耐火保护层的钢构件的耐火极限距离防火规范的要求距离很大,根本不能满足火灾情况下对建筑防火的要求,必须对普通钢构件覆盖耐火保护层。
其应用的实际效果已经得到多起火灾的检验。
我国现行建筑设计防火规范用耐火极限作为建筑物构件燃烧性能的判定标准,可以看出未加保护的钢梁、钢柱、钢制屋顶承重结构的耐火极限,要克服钢结构材料在实际应用中防火性能方面的不足,必须对其进行必要的防火处理,以达到规范对相应的使用性质和建筑规模建筑的耐火等级要求。
美国防火规范对建筑物的抗火能力(耐火等级)的分级5级,对承重墙和支承多层的柱、主梁等承重构件规定其耐火极限较高,日本的防火规范要求低些;我国的《高层民用建筑设计防火规范》规定高层民用建筑结构的耐火极限,大致与美、日相似,但略低于美国的规定,如一级耐火等级建筑的防火墙、柱和承重墙、楼梯间墙及梁的耐火极限没有的规定。
如何提高钢结构的耐火极限是我们面临的现状。
二、提高钢结构耐火性能的途径钢结构耐火极限低,防火保护层易被破坏,决定了钢结构建筑必须重视防火问题,鉴于此,应采取相应有效的消防安全措施。
钢结构建筑防火保护方法要提高钢结构防火性能,就要阻隔火灾热量向钢材的传递,以延缓钢材温升的速度,推迟钢构件达到破坏时的临界温度的时间。
(一)积极应用建筑耐火钢改革钢结构的材料组份,使其具有特定的成分、表面结构和微观组织,增强其耐火抗高温的性能,是提高钢结构建筑消防安全系数的治本措施之一。
钢结构装配式建筑的耐火性能分析一、介绍:钢结构装配式建筑是当今建筑行业的新兴趋势之一。
它以钢材为骨架,通过标准化的零部件和组件进行预制和装配,具备快速、高效、可持续等优势。
然而,在设计和建造过程中,考虑到安全因素,特别是耐火性能对于建筑物的重要性不容忽视。
本文将分析钢结构装配式建筑的耐火性能,并提出相应的改进措施。
二、耐火性能分析:1. 耐火材料选择:在保证结构强度前提下,合理选择外保护材料以增加耐火性能。
常用的外保护材料包括水泥砂浆、纤维增强塑料(FRP)或矿物质防火板等。
这些材料具备较高的防火等级并能有效遏制火势蔓延。
2. 建筑防火分区设计:合理设置防火墙和隔墙,将整个建筑划分为若干个独立的防火分区。
这样即使在发生火灾时,只有局部区域受到影响,整个建筑的耐火性能可以得到有效增强。
3. 防火涂料应用:在钢结构表面涂刷防火涂料,可以提高其耐火性能。
防火涂料能够形成一层隔热层来减缓钢材的温升速率,延缓可能造成的结构损坏。
4. 消防设备布置:合理设置消防水系统、自动喷雾系统和烟雾探测器等设备,并确保其正常工作。
这些设备可以及时发现和扑灭火灾,最大限度地减少钢结构装配式建筑在火灾中的损失。
三、改进措施:1. 优化设计方案:通过合理选择构件尺寸和连接方式,提高整体结构的抗压能力和抗震性能。
增加横向支撑和加固节点将有助于提高耐火性能。
2. 引入新材料技术:使用具备良好耐火性能的新型材料替代传统材料,如高性能混凝土、微晶玻璃等。
利用这些新材料可以显著提高钢结构装配式建筑的耐火性能。
3. 定期维护及检查:建筑物在使用过程中应定期进行维护和检查,确保建筑结构的完好性。
特别对于耐火材料的保护层、防火墙和消防设备等,应定期检测并进行必要的修复或更换。
四、案例分析:以某钢结构装配式建筑为例,该建筑采用了外保护材料水泥砂浆,并设置了防火墙和隔墙进行分区设计。
同时,在钢结构表面涂刷了防火涂料,并配置了完备的消防设备。
经过多次耐火测试,该建筑成功通过了相关设计标准对其耐火性能的要求。
提高建筑钢结构耐火性与可靠性的研究
摘要:本文简要介绍当今正蓬勃发展的钢结构的概况,针对钢结构耐火性与稳定性,着重对钢结构耐火保护方法与可靠性进行探讨。
关键词:钢结构;可靠性;耐火性
abstract: the situation of steel structure is introduced in this paper, the burgeoning, for refractory steel structure and stability, the fire protection method and reliability of steel structure are discussed.
key words: steel structure; reliability; fire resistance 中图分类号:tu391
一、钢结构概述
1、钢结构的特点。
在施工时间方面:用于施工的钢结构构件可以是工厂化生产、工业化程度高,现场安装快捷,大大缩短施工的时间;在施工空间方面:钢材抗压、抗侧弯强度大,一般钢材的性能均为混凝土的1.5 倍,特别是其抗拉、弯性能远优于混凝土结构。
因此在等同强度的条件下可以缩小截面从而增大了有效的空间;在利用率方面:钢结构建筑的施工材料可以实现再生利用,这样就减少了大量的建筑垃圾,符合环保建筑施工和可持续发展的要求。
此外钢结构抗震性能优良,又有柔性结构、自重轻,能有效地降低地震及灾害的影响程度,可大大提高住宅的安全性。
2、钢结构的不足。
钢结构因其优势而得到广泛应用,近年来产
生的钢结构住宅也促进了住宅产业化的发展进程。
但钢材也存在其固有不足。
比如钢材的耐腐蚀性和耐火性较差,其防护费用高过混凝土材料。
钢材虽有一定的耐热性,但在温度达150℃以上时,钢结构需要加隔热层加以保护。
钢材的强度高,所做构件多数壁薄且截面较小,受压时为了在强度与稳定之间取得最优,往往满足了稳定的要求,而使得强度不能充分发挥等。
二、钢结构的耐火保护方法
由于钢结构耐火能差,在火灾高温作用下很快失效倒塌,耐火极限仅15分钟,若采取措施,对钢结构进行保护,使其在火灾时温度升高不超过临界温度,钢结构在火灾中就能保持稳定性,对钢结构采取的保护措施,从原理上来讲,主要可划分为两种:截流法和疏导法。
1、截流法。
原理是截断或阻滞火灾产生的热流量向构件的传输,从而使构件在规定的时间内温升不超过其临界温度。
其作法是构件表面设置一层保护材料,火灾产生的高温首先传给这些保护材料,再由保护材料使给构件。
由于所选材料的导热系数较小,而热容又较大,所以能很好地阻滞热流向构件的传输,从而起到保护作用。
截流法又分为喷涂法、包封法、屏蔽法和水喷淋法。
2、喷涂法。
用喷涂机具将防火涂料直接喷在构件表面,形成保护层。
钢结构防火涂料按所使用的胶粘剂的不同可分为有机防火涂料和无机防火涂料两类,按涂层厚度分为薄涂型和厚涂型两类,薄涂型钢结构涂料涂层厚度一般为2~7mm,有一定装饰效果,高温时
涂层膨胀增厚,具有耐火隔热作用,耐火极限可达0.5~1.5小时,这种涂料又称纲结构膨胀防火涂料。
厚涂型钢结构防火涂料厚度一般为8~20mm,粒状表面,密度较小,导热系数低,耐火极限可达0.5~3.0小时,这种涂料又称钢结构防火隔热涂料。
3、包封法。
在钢结构表面做耐火保护层,将构件包封起来,其具体做法有:
(1)用现浇混凝土作耐火保护层。
所使用的材料有混凝土、轻质混凝土及加气混凝土等。
这些材料既有不燃性,又有较大的热容量,用作耐火保护层能使构件的升温减缓。
由于混凝土的表层在火灾高温下易于剥落,可在钢材表面加敷钢丝网,进一步提高其耐火的性能。
(2)用砂浆或灰胶泥作耐火保护层。
所使用的材料一般有砂浆、轻质岩浆、珍珠岩砂浆或灰胶泥、蛭石砂浆或石灰胶泥等。
上术材料均有良好的耐火性能,其施工方法常为金属网上涂抹上述材料。
(3)用矿物纤维。
其材料有石棉、岩棉及矿渣棉等。
具体施工方法是将矿物纤维与水泥混合,再用特殊喷枪与水的喷雾同时向底子喷涂,构成海绵状的覆盖层,然后抹平或任其呈凹凸状。
上述方式可直接喷在钢构件上,也可以向其上的金属网喷涂,且以后者效果较好。
(4)用轻质预制板作耐火保护层。
所用材料有轻质混凝土板、泡沫混凝土板、硅酸钙成型板及石棉成型板等等,其做法是以上述预制板包覆构件,板间连接可采用钉合及粘合。
这种构造方式施工
简便而工期较短,并有利工业化。
同时,承重(钢结构)与防火(预制板)的功能划分明确,火灾后修复简便且不影响主体结构的功能,因而具有良好的复原性。
3、屏蔽法。
屏蔽法是把钢结构包藏在耐火材料组成的墙体或吊顶内,在钢梁、钢屋架下作耐火吊顶,火灾时可以使钢梁、钢屋架的升温大为延缓,大大提高钢结构的耐火能力,而且这种方法还能增加室内的美观,但要注意吊顶的接缝、孔洞处应严密,防止窜火。
4、疏导法。
与截流法不同,疏导法允许热量传到构件上,然后设法把热量导走或消耗掉,同样可使构件温度不至升高到临界温度,从而起到保护作用。
疏导法目前主要是充水冷却保护这一种方法。
该方法是在空心封闭截面中(主要是柱)充满水,火灾时构件把从火场中吸收的热量传给水,依靠水的蒸发消耗热量或通过循环把热量导走,构件温度便可保持在100℃左右。
从理论上讲,这是钢结构保护最有效的方法。
该系统工作时,构件相当于盛满水被加热的容器,象烧水锅一样工作。
只要补充水源,维持足够水位,而水的比热和气化热又较大,构件吸收的热量将源源不断地被耗掉或导走。
冷却水可由高位水箱或供水管网或消防车来补充。
蒸气由排气口排出。
当柱高度过大时,可分为几个循环系统,以防止柱底水压过大,为防止锈蚀或水的冰结,水中应掺加阻锈剂和防冻剂。
水冷却法既可单根柱自成系统,又可多根柱联通。
前者仅依靠水的蒸发耗热,后者既能蒸发散热,还能借水的温差形成循环,把热量导向非火灾区温度较低的柱。
三、钢结构稳定的可靠性研究
1、结构分析中的不确定性因素来源。
影响刚结构体系稳定性的不确定性的基本变量许多是随机的,一般分为三类:
(1)物理、几何不确定性:如材料(弹性模量,屈服应力,泊松比等)、杆件尺寸、截面积、残余应力、初始变形等。
(2)统计的不确定性:在统计与稳定性有关的物理量和几何量时,总是根据有限样本来选择概率密度分布函数,因此带来一定的经验性。
这种不确定性称为统计的不确定性,是由于缺乏信息造成的。
(3)模型的不确定性:为了对结构进行分析,所提的假设、数学模型、边界条件以及目前技术水平难以在计算中反映的种种因素,所导致的理论值与实际承载力的差异,都归结为模型的不确定性。
2、结构的可靠性研究。
国内外学者对结构可靠度理论已经进行了较为深入的研究,在可靠度计算方法及复杂结构可靠度分析方面取得了很多研究成果。
任何工程分析和设计的最终目的是使设计的结构在不同要求下
满足不同的功能-安全性、使用性、耐久性由于不确定性的存在,就需要把这些不确定性加入工程设计中,从而产生了很多可靠度方法。
为了估计结构可靠度,首先要解决相关荷载和抵抗力参数以及它们之间的函数关系,这种关系(又称功能函数)记作式中x1,x2,…,xn 是随机变量。
把极限状态(或失效面)定义为z 0,则描述可靠度的参数可靠性指标定义为坐标原点到失效面的最小距离目前用于可靠性指标计算一般有两种方法:一次可靠度方法(form)和二次可靠度方法(sorm)。
3、目前用于结构可靠度分析的数值方法评述
对于复杂结构,功能函数g(x)通常不能明确表达为输入随机变量的函数,结构的响应通常通过数值方法(如有限元)来计算。
这些数值方法为:蒙特卡罗模拟法(包括高效的取样法和方差缩减技术);响应面法基于敏感性的分析方法。
4、钢结构体系稳定性的可靠性研究方法
随机有限元法为刚结构体系稳定性的可靠性研究提供了强有力的分析手段,由于随机有限元能够考虑实际结构存在各种各样的随机性因素的影响,所以可以预计随机有限元法在这一研究领域将会有良好的应用前景。
四、结束语
近年来,我国正在大力发展钢结构建筑,我们应及时组织考察总结已建成的钢结构工程的经验,满足建筑在适用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能方面的综合要求,形成完善的建筑体系。
但愿我国的钢结构建筑能够经得住历史的考验。