中心支撑钢框架相关知识期末总结
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钢结构知识点总结一、钢结构定义和优势1、钢结构是指由钢材制成的框架结构,可以用于各种建筑和工程中。
2、钢结构的优势包括高强度、轻质、抗震性好、施工速度快、可重复利用等特点。
二、钢结构材料1、常用的钢结构材料包括碳素钢、合金钢、不锈钢等。
2、不同的钢材具有不同的力学性能,可以根据具体的工程要求选择合适的材料。
三、钢结构的设计1、钢结构的设计要根据建筑的用途、荷载要求、施工条件等因素进行综合考虑。
2、设计中需要考虑结构的刚度、稳定性、承载能力等因素,以确保结构安全可靠。
四、钢结构的制造和施工1、钢结构的制造需要先加工成型,然后进行焊接和装配。
2、钢结构的施工需要考虑安全、精度和效率,通常采用现场焊接和组装的方式进行。
五、钢结构的连接1、钢结构的连接包括焊接、螺栓连接、铆接等方式,需要选择合适的连接方式来满足工程要求。
2、连接的质量对结构的安全性和稳定性有重要影响,需要进行严格控制和检测。
六、钢结构的防腐1、钢结构容易受到腐蚀的影响,需要进行防腐处理以延长使用寿命。
2、常用的防腐方法包括喷涂、镀锌、涂层等,需要根据具体环境条件进行选择。
七、钢结构的维护和保养1、钢结构需要定期进行维护和保养,以确保结构的正常运行和安全稳定。
2、维护和保养包括清洁、润滑、检查等工作,需要由专业人员进行操作。
八、钢结构的应用领域1、钢结构广泛应用于工业厂房、桥梁、船舶、石油化工设施等领域。
2、钢结构的应用可以提高建筑的安全性和稳定性,同时可以降低建筑的成本和施工周期。
九、钢结构的发展趋势1、随着技术的不断进步,钢结构的设计和施工工艺会不断改进,提高结构的安全性和可靠性。
2、钢结构的节能环保特性将会更受重视,未来可能会广泛应用于新型建筑和工程中。
综上所述,钢结构作为一种重要的建筑结构形式,具有许多优势和特点,广泛应用于各种建筑和工程中。
钢结构的设计、制造、施工、连接、防腐、维护和应用都需要专业知识和技能,希望本文的知识点总结对您有所帮助。
钢结构期末考试总结1,钢材力学性能指标中强度分为()、()、()2,钢梁的设计应满足()和()的要求3,格构式轴心受压柱中,通过分腹板的主轴叫(),通过缀材的主轴叫()4,梁截面高度的确定应考虑三种参考高度,分别是由建筑高度确定的()有刚度条件确定的()和有经济条件确定的()二、选择题1.大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构()。
A.密封性好B.自重轻C.制造工厂化D.便于拆装2、钢材的设计强度是根据()确定的。
A、比例极限;B、弹性极限;C、屈服强度;D、极限强度。
3.钢结构的承载能力极限状态是指()A.结构发生剧烈振动B.结构的变形已不能满足使用要求C.结构达到最大承载力产生破坏D.使用已达五十年4、某构件发生了脆性破坏,不经检查可以肯定下列问题中()对该破坏无直接影响。
A、钢材的屈服点过低;B、构件的荷载增加速度过快;C、存在冷加工硬化;D、构件有构造原因引起的应力集中。
5.钢材的抗拉强度 fu 与屈服点 fy 之比 fu/fy 反映的是钢材的( ) 。
A.强度储备B.弹塑性阶段的承载能力C.塑性变形能力D.强化阶段的承载能力6、Q235 钢按照质量等级分为 A、B、C、D 四级,由 A 到 D 表示质量由低到高,其分类依据是()。
A、冲击韧性;B、冷弯试验;C、化学成分;D、伸长率。
7,钢材的伸长率指标是通过下列哪项试验得到的?(A, 冷弯试验 B, 冲击试验 C,疲劳试验 D,单向拉伸试验8、以下关于应力集中的说法中正确的是()。
A、应力集中降低了钢材的屈服强度B、应力集中产生同号应力场,使塑性变形受到限制C、应力集中产生异号应力场,使钢材变脆D、应力集中可以提高构件的疲劳强度9.在搭接连接中,为了减小焊接残余应力,其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的( )A.5 倍B.10 倍C.15 倍D.20 倍10. 承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接( )A.承载力低,变形大B.承载力高,变形大C.承载力低,变形小D.承载力高,变形小三、问答题(共24分)1.钢结构的特点?2,影响梁整体稳定的因素包括哪些?提高梁整体稳定的措施包括哪些?。
钢结构工程知识点总结一、钢结构的基本知识1.1 钢结构的分类钢结构可以分为框架结构、刚架结构、悬索结构、网架结构等多种类型,各种结构类型在不同场合有不同的适用性。
1.2 钢材的选择钢结构中常用的材料包括碳素结构钢、低合金高强度钢、不锈钢等。
在选择材料时需要考虑结构的受力情况、耐腐蚀性能、成本等因素。
1.3 钢结构的设计规范钢结构的设计需遵循相应的国家标准,如《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)、《工业厂房钢结构技术规范》(GB 50019-2015)等。
1.4 钢结构的施工工艺钢结构的施工过程包括预制、安装、钢柱、钢梁等部件的连接、防腐处理等工艺环节。
二、钢结构的设计2.1 钢结构的受力分析钢结构的受力分析是设计的基础,包括对结构的静力分析、动力分析、温度、风、地震等外部荷载的影响分析。
2.2 钢结构的构建方法钢结构的构建方法包括焊接、螺栓连接、铆接等,不同的构建方法适用于不同的工程要求。
2.3 钢结构的设计原则钢结构的设计原则包括安全性、经济性、美观性等多个方面的考虑,设计要兼顾这些方面的因素。
2.4 钢结构的设计软件目前,钢结构设计常常使用一些专业的设计软件,如Tekla Structures、STAAD Pro、SAP2000等。
三、钢结构的安装3.1 钢结构的安装工艺钢结构的安装包括吊装、定位、连接、补偿等环节,需要考虑结构的稳定性和安全性。
3.2 钢结构的防腐处理钢结构在使用过程中容易受到腐蚀的侵蚀,因此需要进行防腐处理,如喷涂防腐漆、热浸镀锌等。
3.3 钢结构的质量控制钢结构的安装过程需要进行严格的质量控制,确保结构的安全和稳定。
3.4 钢结构的安装场地钢结构的安装场地需要平整、干燥、便于吊装施工,同时需要考虑周边环境的安全性。
四、钢结构的应用领域4.1 工业厂房工业厂房是钢结构的主要应用领域之一,钢结构可以满足对于大空间、大跨度、大荷载的要求。
4.2 商业建筑商业建筑中也广泛应用钢结构,如购物中心、大型超市等。
钢结构课程总结第一篇:钢结构课程总结钢结构课程总结在大三的第一学期我们在老师的带领下学习了钢结构这门课,虽然只有短短的的六周时间,但我们也掌握了许多重要知识,对钢结构的特点,强度、稳定等验算、连接方式等都有了进一步的了解与掌握。
学习的过程中不仅学习了新的知识概念,更多的还是掌握的新的解题方法,形成了新的解题思想。
了解了钢结构的一些基本知识,这对我们今后的专业入门有极大的帮助。
一、钢结构的概述由型钢和钢板连接成基本构件,然后运至现场组装成整体结构形式,称为钢结构。
钢结构特点材料的强度高,塑性和韧性好;钢结构构件断面小、自重轻;钢结构制作简便,加工周期短;钢结构材质性能均匀,易于检测和控制,可靠性高;钢结构建筑易于改造,原料可重复使用,节省资源,环保资源;钢结构建筑可以实现大跨度、大空间结构;耐腐蚀性能差,涂料维护费用高;钢材耐热但不耐火。
2钢结构的合理应用范围①大跨度结构;②重型厂房结构;③受动力荷载影响的结构;④可拆卸的结构;⑤高耸结构和高层建筑;⑥容器和其他构筑物;⑦轻型钢结构。
3建筑钢结构的结构形式单层钢结构(重型钢结构)工业厂房;大型空间(大跨度)钢结构;高层钢结构;高耸结构;桥梁钢结构;轻钢结构;住宅钢结构;容器和其它构筑物。
4钢结构的极限状态《钢结构设计规范》除疲劳计算外,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用分项系数的设计表达式进行计算。
当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时,此特定状态就称为该功能的极限状态。
(1)承载能力极限状态:包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载,结构和构件丧失稳定,结构转变为机动体系和结构倾覆。
(2)正常使用极限状态:包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形,影响正常使用的振动,影响正常使用或耐久性能的局部损坏。
二、钢结构的材料 1 对钢结构用钢的基本要求:(1)较高的抗拉强度,和屈服点;(2)较高的塑性和韧性;(3)良好的工艺性能;(4)根据具体工作条件,有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境第 1 页钢结构课程总结的能力。
钢结构原理知识点总结引言:钢结构是一种常用于建筑和桥梁等工程项目的结构形式,具有高强度、刚度和耐久性等优点。
了解钢结构原理的知识点对于工程师、建筑师和设计师等相关专业人员至关重要。
本文将对钢结构原理的关键知识点进行详细总结,为读者提供基本的理论基础。
概述:钢结构是由钢材构成的工程结构,通过将不同形状的钢材组装在一起,形成一个整体结构,以支撑和承载负荷。
在设计和建造过程中,需要考虑到结构的荷载、材料的选择、连接方式等多个因素。
正文:一、钢材的性质1.钢材的强度与刚度:钢材的强度指钢材承受外部荷载时的抗力程度,刚度指钢材受力后的形变程度。
了解钢材的强度和刚度是设计钢结构的关键。
a.强度的分类:钢材的强度可分为屈服强度、抗拉强度和抗压强度等。
b.刚度的影响因素:刚度与截面形状、钢材的弹性模量和截面尺寸等因素密切相关。
二、钢结构设计的基本原则1.强度设计原则:钢结构的设计应满足预定的安全强度水平,以最大程度地保证结构的承载能力。
a.极限状态设计:根据结构的极限状态进行设计,包括极限承载力设计和极限位移设计。
b.可靠性设计:考虑结构材料、荷载和其他不确定因素的不同,引入设计系数来提高结构的可靠性。
三、钢结构的连接形式1.熔焊连接:是将两个或多个钢材通过加热至熔点并在熔化状态下连接在一起的方法。
a.焊缝类型:包括角焊缝、对接焊缝和搭接焊缝等。
b.焊接质量:焊接质量的好坏对连接的强度和承载能力有着重要影响。
四、钢结构设计的荷载考虑1.永久荷载:代表了结构自身的重量,包括结构的质量、装饰材料的重量等。
a.配重计算:通过确定永久荷载的大小和分布,计算结构的配重需求,以使结构保持稳定。
b.空气负荷:考虑到气流对结构的影响,如风荷载和气动力。
五、钢结构设计中的稳定性分析1.屈曲分析:考虑到结构在受压状态下可能发生的屈曲失稳问题,以保证结构的整体稳定性。
a.稳定性设计:结构设计中应满足屈曲承载力的要求,以防止结构失稳。
一、引言钢结构是一种常见的结构类型,具有高强度、高刚性、轻质、耐腐蚀等优点,被广泛应用于建筑、桥梁、工业设施等领域。
钢结构设计与施工涉及多方面知识,包括结构力学、材料力学、构造设计、焊接工艺等。
本文将就钢结构课程涵盖的主要知识点进行总结,以期为学习者提供一些帮助。
二、结构力学基础1.静力学:力的平衡条件、力的合成与分解、力矩的平衡条件等。
2.杆件受力分析:受力杆件的内力计算方法、静定、半静定、不静定结构的分析等。
3.受力结构的位移分析:杆件受力引起的变形、弹性变形与塑性变形、受力结构的位移计算等。
4.刚度分析:刚度矩阵法、位移法、切比雪夫法等。
三、钢材力学性能1.钢材特性:常用结构钢的牌号、力学性能指标、化学成分、热处理和工艺特性等。
2.拉伸性能:拉伸试验原理、应力-应变曲线、屈服强度、抗拉强度、延伸率等。
3.压缩性能:压缩试验原理、应力-应变曲线、屈服压力、极限压力等。
4.弯曲性能:弯曲试验原理、应力-应变曲线、屈服弯矩、抗弯强度等。
5.疲劳性能:疲劳试验原理、疲劳寿命、疲劳极限等。
6.冲击性能:冲击试验原理、冲击吸能、冲击韧性等。
四、钢结构设计原理1.受力原理:静定结构和不静定结构的受力原理、受力平衡条件与变形协调条件。
2.构造设计原理:构造部件受力特点、受力传递与变形协调、连接方式等。
3.极限状态设计:极限状态设计基本原理、变形极限与承载极限的要求、结构极限状态的判定方法。
4.抗震设计原理:地震荷载计算、结构抗震设计的基本原则、抗震构造形式等。
5.可靠性设计:结构可靠性概念、概率统计方法在结构设计中的应用。
1.钢框架结构:常见的钢框架结构形式、构造部件的特点、抗震构造设计要求。
2.钢筋混凝土结构:钢筋混凝土-钢结构混合结构的构造形式、节点设计原则、抗震构造形式。
3.悬索桥:悬索桥结构的构造形式与特点、受力性能、施工工艺等。
4.大跨度空间结构:大跨度空间结构的构造形式、受力性能、材料和构造部件的选择等。
支撑架知识点总结一、支撑架的分类1.按材料分类支撑架的材料主要包括钢材、铝合金、木材、混凝土等,根据材料的不同,支撑架又可以分为钢支撑架、铝支撑架、木支撑架和混凝土支撑架等。
- 钢支撑架:钢支撑架是用钢材制成的支撑结构,具有强度高、耐腐蚀、稳定性好等优点,适用于大型建筑和重型设备的支撑和固定。
- 铝支撑架:铝支撑架主要由铝合金制成,具有轻便、耐腐蚀、易加工等特点,适用于需要轻型支撑的场合。
- 木支撑架:木支撑架是由木材制成的支撑结构,主要用于临时支撑和小型建筑的支撑,具有易加工、成本低等特点。
- 混凝土支撑架:混凝土支撑架主要由混凝土制成,用于固定地基和支撑重型建筑物,具有耐久性好、稳定性高等特点。
2.按用途分类支撑架根据不同的用途可以分为建筑支撑架、大型设备支撑架、桥梁支撑架、舞台支撑架等。
- 建筑支撑架:主要用于建筑施工中的临时支撑和固定,包括脚手架、模板支撑架等。
- 大型设备支撑架:用于支撑和固定重型设备和机械设备,具有承重能力强、稳定性好的特点。
- 桥梁支撑架:用于桥梁施工中的支撑和固定,能够满足不同跨度、不同荷载的支撑需求。
- 舞台支撑架:用于搭建舞台和展台时的支撑和固定,能够实现各种各样的舞台布置和造型。
二、支撑架的常用材料1.钢材钢材是支撑架材料中使用最广泛的一种,其强度高、耐腐蚀、可塑性好等特点使其成为建筑和工程中的首选材料。
常用的钢材包括碳素钢、合金钢、不锈钢等,根据不同的用途和环境条件选择合适的钢材材质。
2.铝合金铝合金具有轻质、耐腐蚀、易加工等特点,常用于轻型支撑架和舞台搭建中。
铝合金材料的优点在于其重量轻,使得搭建和拆卸更加便捷,适用于临时性的支撑和装饰。
3.木材木材是另一种常用的支撑架材料,其质轻、易加工、成本低等特点使得它在临时支撑和小型建筑中得到广泛应用。
木材的优点在于其易加工性和环保性,但受天气和潮湿条件的影响较大,需要进行防腐处理。
4.混凝土混凝土是一种常用的支撑架材料,其耐久性、稳定性好,适用于固定地基和支撑重型建筑物。
钢结构建筑知识点大全总结一、钢结构概述1. 钢结构的定义:钢结构是使用钢材构建的建筑结构,由许多钢材构件和连接件组成。
2. 钢结构的优势:高强度、轻质、施工速度快、可循环利用、具有良好的抗震性能、灵活性强等。
3. 钢结构的应用领域:适用于高层建筑、大跨度建筑、桥梁、工厂厂房、仓库等。
二、钢结构设计1. 钢结构设计的基本原则:安全、经济、美观、实用。
2. 钢结构设计的计算依据:设计规范、荷载标准、结构材料性能等。
3. 钢结构设计的设计步骤:确定结构使用条件、分析结构荷载、进行结构计算、设计结构连接等。
三、钢结构材料1. 普通碳素钢:主要由碳和铁组成,强度较高,用于制作钢梁、钢柱等主要承重构件。
2. 合金钢:在普通碳素钢基础上添加其他合金元素,具有较高的强度和耐腐蚀性能,用于特殊工程需求。
3. 不锈钢:具有抗腐蚀性能,常用于建筑外立面、屋顶、管道等部位。
4. 铝合金:具有轻质、耐腐蚀性能,适合用于建筑屋面、幕墙等部位。
四、钢结构构件1. 钢梁:用于支撑建筑物的横向荷载,一般为工字钢、角钢等形状。
2. 钢柱:用于支撑建筑物的竖向荷载,一般为工字钢、H型钢等形状。
3. 钢桁架:用于大跨度建筑或桥梁结构,由多个梁件和柱件组成,具有良好的承载能力。
4. 钢结构连接件:用于连接钢构件的零部件,包括螺栓、焊接等方式。
五、钢结构施工1. 钢结构施工前准备:进行施工方案设计、钢材加工、安全措施等。
2. 钢结构安装:根据设计图纸进行吊装、拼装、焊接、固定等操作。
3. 钢结构质量检验:进行焊缝检测、构件尺寸、安装垂直度等质量检验。
4. 钢结构防腐处理:对钢结构进行防锈处理、防腐漆涂装等。
六、钢结构设计软件1. CAD软件:用于进行结构荷载分析、构件设计绘图等。
2. TEKLA软件:用于进行钢结构的三维建模、构件拼装设计等。
3. SAP2000软件:用于进行结构静力分析、动力分析,设计结构参数等。
七、钢结构设计规范1. 中国建筑工程钢结构设计规范:GB 50017-20032. 钢结构施工规范:GB 50205-20013. 钢结构设计规范:JGJ81-2002八、钢结构防火设计1. 钢结构防火涂料:使用含铝耐火涂料进行钢结构表面覆盖,提高防火能力。
影响柱网布置因素:生产工艺流程要求:结构上的要求;经济要求;模数要求托架与屋架的连接;叠接;平接横向框架梁与柱的连接形式;刚接框架;铰接框架;柱脚刚接;铰接框架;刚接框架柱间支撑的布置:1)每列柱都要设柱间支撑2)多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱间支撑布置在同一柱间3)下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部,以减少纵向温度应力的影响。
4)上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外,还应当在每个温度区段的两端设置。
5)每列柱顶均要布置刚性系杆柱间支撑的作用:1)承受并传递纵向水平荷载:作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向地震力等。
2)减少柱在平面外的计算长度。
3) 保证厂房的纵向刚度。
确定桁架形式的原则;1.满足使用要求:受力合理;3 .制造简单及运输与安装方便;综合技术经济效果好尺寸确定;跨度L—工艺及使用要求;高度H—经济、刚度、运输、坡度等;三角形屋架:中部高度H≈(1/6~1/4)L屋盖支撑的作用;1.保证屋盖结构的几何稳定性;2.保证屋盖的刚度和空间整体性;为弦杆提供适当的侧向支承点;4.承担并传递水平荷载;保证结构安装时的稳定与方便.永久荷载;屋面恒载;檩条自重;屋架、其它构件自重和围护结构自重;可变荷载;屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载及吊车荷载。
内力组合原则;并取最不利组合进行设计。
常用的内力分析方法有图解法、解析法、电算法3.节点刚性影响;节点刚性引起杆件次应力,次应力一般较小,不予考虑。
4.杆件的内力变号;屋架中部某些杆件在全跨荷载时受拉,而在半跨荷载时可能受压。
因此需分别计算全跨与半跨两种荷载工况。
半跨荷载:活荷载、雪荷载、积灰荷载、单侧施工影响钢屋架杆端约束大小的因素:1杆件轴力性质;拉力使杆拉直,约束作用大,压力使杆件弯曲,约束作用微不足道。
2)杆件线刚度大小;线刚度越大,约束作用越大,反之,约束作用越小。
3)与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大,较远的杆件作用小。
钢结构工作总结个人本次钢结构工作总结主要分为以下几个方面进行总结和回顾,内容如下:1. 项目规划与组织在本次钢结构工作中,我负责对项目进行详细规划和组织安排。
首先,我们制定了项目的工作目标和进度计划,确保项目能够按时完成。
然后,我分析了项目的需求和资源情况,合理安排了人力、物力和时间等资源,确保了项目的顺利进行。
2. 设计和施工方案我参与了钢结构的设计和施工方案的制定。
在设计过程中,我积极与设计师和工程师进行沟通,研究了不同的设计方案,并选取了最合适的方案来满足项目的要求。
在施工过程中,我与施工人员密切合作,确保施工按照设计要求进行,并及时解决施工中的问题和困难。
3. 质量控制和安全管理在钢结构工作中,我重视质量控制和安全管理工作。
我与质量控制人员一起制定了质量控制计划,并定期进行质量检查和评估,确保施工质量符合标准和要求。
同时,我也加强了对施工现场的安全管理,制定了安全措施和应急预案,并组织了安全培训,提高了工作人员的安全意识和技能。
4. 成本控制和资源管理在钢结构工作中,我注重成本控制和资源管理。
我与财务部门合作,制定了项目的预算和成本控制计划,并定期进行成本分析和评估,确保项目的经济效益。
同时,我也合理管理了项目的资源,包括人力、材料和设备等,确保资源的有效利用和节约。
5. 团队合作与沟通在钢结构工作中,我注重团队合作和沟通。
我与项目组成员密切合作,共同完成了项目的各项任务。
我鼓励团队成员积极参与和贡献意见,提高了团队的凝聚力和创造力。
同时,我与上级领导和其他相关部门保持良好的沟通和协调,及时解决问题和协调工作。
通过本次钢结构工作,我不仅熟悉了钢结构的设计和施工流程,提高了专业能力,同时也学会了团队合作和沟通技巧。
希望在以后的工作中能够继续发挥所长,提升自己的技能和能力。
期末总结研究生的第一个学期马上就要过去了,这个学期的学习成果主要分专业知识和软件方面,现总结如下:一、专业知识(一)与混凝土结构相比,钢结构的优点1.抗震性能优于混凝土结构;2.结构自重小,降低基础工程造价;3.减小建筑物中结构所占面积;4.施工周期段。
(二)框架支撑结构体系1、与纯框架结构对比[纯框架【UBF】]纯框架结构是靠梁柱的抗弯刚度来抵抗水平力的。
在纯框架结构中加上抗侧力构件就构成双重抗侧力体系,当抗侧力构件设置成支撑时就构成了框架支撑结构体系。
这种体系竖向荷载由抗弯框架承担,侧向作用按照抗弯框架和支撑框架的刚度比例进行分配。
2、分类根据支撑杆件设置方式的不同,支撑框架可分为中心支撑框架【CBF】、偏心支撑框架【EBF】和偏离中心支撑框架【OBF】(1)中心支撑框架【CBF】①特点:斜杆与横梁及柱汇交于一点,或两根斜杆与横梁汇交于一点或与柱汇交于一点,汇交点均无偏心距。
②根据斜杆的不同布置,可分为十字交叉支撑(a)、单斜杆支撑(b)、人字形支撑(c)、K字形支撑(d)、V型支撑(e)、跨层X形中心支撑(f)等。
(a)(b) (c)(d)(e) (f)(a)十字交叉支撑具有施工及洞口布置方面的略势;(b)单斜杆支撑劣势是不宜用于往复荷载作用下的对称结构中;(c)人字形支撑优点是便于洞口的布置,应用范围广;缺点是在罕遇地震地震下,由于受拉和受压支撑的极限承载力不同,会出现梁在支撑交叉点处的不平衡集中力,加重梁的负担,甚至会使设置有支撑的横梁的截面比临近梁大很多;(d)K字形支撑,两支撑的不平衡力将有可能使柱中点形成塑性铰,在有抗震要求的结构中是不允许使用的;(e)V字形支撑优点是便于洞口的布置,应用范围广;缺点是在罕遇地震地震下,由于受拉和受压支撑的极限承载力不同,会出现梁在支撑交叉点处的不平衡集中力,加重梁的负担,甚至会使设置有支撑的横梁的截面比临近梁大很多;(f)跨层X形中心支撑可以避免产生梁的不平衡力所带来的材料浪费和设计上的麻烦,同时又具有人字形及V形支撑的优势。
(2)偏心支撑框架【EBF】①特点:每一根支撑斜杆的两端,至少有一端与梁不在柱节点处相交。
②支撑斜杆和柱之间或斜杆与斜杆之间形成耗能梁段α。
设置耗能梁段的目的是改变支撑斜杆与梁(耗能梁段)的先后屈服顺序,即在罕遇地震下,一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行耗能,另一方面使耗能梁段的剪切屈服在先(同跨其余梁未屈服),保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后,从而有效的保持并相应的延长结构抗震能力的持续时间,并达到节约钢材的目的。
③根据支撑斜杆形式的不同,主要分为D形、K形、V形和Y形几种常用形式以及它们的一些改形。
(3)偏离中心支撑框架【OBF】①特点:人为的将两根交叉支撑的斜杆的交点偏离对角线,产生一个预先设定的偏心率e。
支撑斜杆由不在同一条直线上的两根斜杆支撑和拉杆组成。
②该结构体系一旦承受一旦承受水平荷载,三根支撑均同时受力,荷载增加会破坏原有平衡,形成新的平衡。
这种支撑体系从受力开始就是几何非线性的,而其几何非线性主要取决于偏心率e的大小和拉杆的相对刚度。
③该结构体系的偏心率达到某种程度,结构的地震力将将明显减少。
该支撑体系通常可设于建筑物底层,与上部的其他支撑体系共同构成抗侧力体系。
注意:由于地震荷载的循环往复特征,这种支撑体系应当两跨成对的布置而不是单跨布置。
这种支撑体系一方面能为建筑物底层提供一个较为敞开的空间,满足底层的功能要求;另一方面,它能减小地震力作用,在某种程度上起到隔震的作用。
④由于材料的非线性性能,使结构有良好的耗能性能,但底层侧移量也会增加。
因此,设计中应当格外注意P—Δ效应对应用该支撑体系的多层和高层建筑的影响。
3、支撑杆件的设计必须满足以下原则:①支撑杆件的选择必须避免在发生反复的受压屈曲和受拉屈服时产生过早的失稳;②支撑的连接必须确保支撑承受预期的最大荷载,水平荷载作用下确保支撑的正常工作;③在地震荷载作用下,柱必须在弹性范围内工作,以承受地震荷载作用下产生的最大轴向力;④梁必须能够承受支撑杆屈曲时传来的轴力和弯矩,同时在支撑杆屈曲后还能够承担梁上部的竖向荷载;⑤在梁端塑性铰出现的位置,梁必须能够承担塑性弯矩,同时承担由于支撑斜杆的拉压屈曲所带来的荷载。
4、为防止框架——中心支撑结构在罕遇地震作用下发生整体倒塌,地震区的框架——中心支撑结构设计应符合三水准的抗震设防要求:(1)形成多到抗震防线。
大震时,第一道防线(支撑)首先出现塑性铰,耗散地震能量。
这些构件即使有破坏也不会对整个结构的竖向构件承载力有太大影响;(2)结构体系应具有支撑——梁——柱的屈曲顺序机制,因此应尽量避免支撑既承担水平剪力又传递竖向荷载,尤其应尽量避免使其成为传递竖向荷载的主要构件,而应使支撑框架和抗弯框架形成的双重体系刚度匹配合理,使得大震时支撑先行压曲,推迟在柱内形成塑性铰;(3)结构体系的侧向刚度要连续化,避免刚度突变,以减少薄弱部位和应力集中部位。
(三)结构影响系数1、基本知识(1)结构的影响系数也称为地震折减系数、地震反应修正系数,在美国规范UBC97中称为结构反应修正系数,在欧洲规范EC8中称为性能系数。
(2)结构影响系数主要和结构体系的延性和超强(强度储备)有关。
结构的延性、超强能力越大,地震作用取值应越小。
2、定义如右图,横轴为结构顶点水平位移,纵轴为结构基底剪力。
OA为结构保持完全弹性时的反应曲线;ODEFG为强震下结构的实际反应曲线;ODCG为理想弹塑性结构反应曲线;V e为完全弹性时最大基底剪力,Δe为对应的顶点位移;V y为显著屈服时基底剪力,Δy为对应的顶点位移;V d为设计的基底剪力,Δd为对应的顶点位移;Δmax为实际结构顶点的最大位移结构影响系数定义为:R=V e/V d=(V e/V y )*(V y / V d)=Rμ*RΩ位移放大系数定义为:C d=Δmax/Δ d式中Rμ=V e/V y为结构延性系数;RΩ= V y / V d为结构超强系数结构的最大侧移等于设计地震作用弹性位移Δd乘以位移放大系数,即Δmax=Δd * C d定义位移延性系数μs=Δmax/Δy由于Δy /Δd= V y / V d= RΩ,则C d=Δmax/Δd=(Δmax/Δy)*(Δy/Δd)=μs* RΩ3、结构影响系数的求法(1)进行结构设计得出对应的设计基底剪力V d;(2)对结构进行增量动力分析并得出基底剪力V—顶点位移Δ曲线;增量动力分析就是不断的增加地震动强度,每增加一次就做一次弹塑性动力时程分析,以了解从小震到大震的整个过程中结构的动力反应。
(3)对分析数据进行整理、分析,得到结构影响系数R。
(四)低周疲劳损伤积累分析1、结构疲劳行为分为高周疲劳和低周疲劳。
高周疲劳循环荷载对应的应力、应变主要处于弹性范围,结构具有较长的失效循环次数;而低周疲劳由反复塑性应变造成,结构的失效循环次数较短。
2、钢结构构件和节点的低周疲劳寿命的研究方法主要有:S-N曲线分析方法、断裂力学分析方法和局部应变分析方法。
(1) S-N曲线分析方法对于高周疲劳行为可采用传统的名义应力法通过S-N曲线来获得疲劳寿命,曲线可由实验数据得到,关系式为:N(Δσ)m=C (a) 其中N为疲劳寿命;Δσ为应力幅;m和C为S-N曲线的材料常数可以将基于S-N曲线的高周疲劳分析思想引入低周疲劳研究。
通过一定假设将(a)式的应力幅Δσ由应变幅Δε来表达,并将相关参数进行变换,实现对结构构件和节点的低周疲劳分析。
这些变换包括应变幅Δε的定义、疲劳失效准则的研究和参数m的定义。
①应变幅Δε的定义ⅰ.在疲劳荷载作用下,钢框架梁柱构件和节点会出现不同类型的应力集中。
钢框架梁柱节点由不同组件构成,而几何不连续性成为导致这种应力集中的原因。
ⅱ.对于低周疲劳S-N曲线分析的应变幅Δε主要通过等效位移幅和等效应力幅表达。
②疲劳失效准则的研究ⅰ.结构的失效并不是构件发生完全的断裂,而可能包含材料的循环软化或硬化,整体和局部的构件屈曲,连接件的破坏等。
所以,疲劳失效准则应能较好的反应结构的破坏模式,并结合结构的强度、刚度和能量耗散等特征参数使疲劳设计偏于安全。
ⅱ.结构构件的高周疲劳寿命通常采用以结构静载强度理论为基础的实效准则进行预测,而这种失效准则不能充分用于高应力低周次的疲劳失效判断。
目前主要采用基于能量耗散和等效位移幅的低周疲劳失效准则来评价钢框架梁柱节点和构件的低周疲劳性能。
③参数m的定义ⅰ.在疲劳S-N曲线的几何表达式中,安全寿命设计区段的斜率由(-1/m)表示。
通常通过实验数据的线性拟合来确定参数m。
ⅱ.参数m与应变幅的定义有关。
应变幅既可通过结构位移幅的塑性部分,也可通过结构整体位移幅(包括弹性和塑性部分)来定义。
(2) 断裂力学分析方法①断裂力学以含有初始类型裂纹缺陷为前提,着重研究疲劳裂纹亚临界的扩展规律,从而可以对裂纹扩展寿命进行准确的预测。
②疲劳裂纹扩展速率的表达式有多种形式,其中被学术界和工程界广泛接受的是Paris公式。
Paris公式将疲劳裂纹扩展数据与应力强度因子变化幅度联系起来是断裂力学分析方法的理论基础。
(3) 局部应变分析方法应用于结构低周疲劳分析的局部应变分析方法是通过材料的疲劳性质来确定裂纹形成寿命。
3、低周疲劳分析方法的应用(1) S-N曲线分析方法较为简单并较多应用于梁柱节点的寿命预测,包括刚性全焊接节点和半刚性螺栓节点。
通过等效应力幅的S-N曲线分析方法可以实现对梁柱节点的低周疲劳进行评价。
(2)基于裂纹扩展寿命的断裂力学分析方法主要应用于刚性全焊接节点的疲劳分析且更适用于裂纹稳定开展阶段的寿命预测。
(3)局部应变分析方法的精度较高,但往往在裂纹开展阶段较为有效。
这是因为在循环荷载作用下,每一个载荷循环材料都可能存在硬化和软化,而随疲劳加载裂纹的开展,裂纹的尺寸将不断的改变和不稳定的发展,所以裂纹尖端的应变计算非常复杂。
(五)滞回曲线(Hysteretic curve)1、定义:在力循环往复作用下,得到的结构荷载-变形曲线。
它反映结构在反复受力过程中的变形特征、刚度退化及能量消耗,是确定恢复力模型和进行非线性地震反应分析的依据,又称恢复力曲线(restoring force curve)。
2、分类结构或构件滞回曲线的典型形状一般有四种:梭形(a)、弓形(b)、反S形(c)和Z形(d)。
梭形说明滞回曲线的形状非常饱满,反映出整个结构或构件的塑性变形能力很强,具有很好的抗震性能和耗能能力。
例如受弯、偏压、压弯以及不发生剪切破坏的弯剪构件。
具有良好塑性变形能力的钢框架结构或构件的P一△滞回曲线即呈梭形。
弓形具有“捏缩”效应,显示出滞回曲线受到了一定的滑移影响。
滞回曲线的形状比较饱满,但饱满程度比梭形要低,反映出整个结构或构件的塑性变形能力比较强,节点低周反复荷载试验研究性能较好,能较好地吸收地震能量。