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钢构件的破坏形态及其防止对策

  钢构件是由型钢或/和钢板经过加工连接组成的,其破坏可发生在杆身或连接处,破坏性质和形态与钢材、连接方法、受力状况等有关,起因可能是由于其截面几何特性不能满足受力要求,板件或连接受力超过其极限承载力而失效退出工作,致使钢构件或/和连接破坏,其破坏形态及其防止对策主要有:

  强度破坏

因作用力或应力超过构件或/和连接最大极限承载能力或钢材强度。

  主要防止对策:增大板件截面积,加强连接,选用较高强度钢材,使其折算应力σeq不大于钢材的设计值ƒy/γR,(γR为抗力分项系数)即:σeq≤[σ2x+σ2y+σ2z-(σxσy+σyσz+σzσx)+3(τxy+τyzτzx)]1/2≤ƒy/γR(3.1)并使其连接具有足够承载力。

  丧失稳定

因作用力达到或超出构件临界力,或者其部分板件所受压力超过其临界力失去稳定退出工作,导致构件丧失继续承载的能力。

  主要防止对策:调整构件截面几何特性、边界支承条件,减小板件的宽厚比、长细比,使其名义应力σnomin小于其临界应力设计值σcr/γR,即:σnomin≤σcr/γR (3.2)

  疲劳破坏

因构件在荷载反复作用下,裂纹萌生、扩展、以致失稳扩展使构件失去承载力。

  主要防止对策:选用塑性、韧性好的钢材,减小缺陷,减小应力集中,降低应力幅Δσ,并使符合式(3.3)的要求:

  Δσ=σmax-σmin≤[Δσ]=(C/N)1/β(3.3)

  其中:σmax,σmin—最大,最小作用应力;β,C—疲劳特征参数;

  N—作用应力循环次数。

  脆断破坏

因含裂纹(或类裂纹)性缺陷的构件,在裂纹张开性拉应力或复合应力作用下,裂纹失稳发展而发生破坏。

  主要防止对策:选用塑性、韧性好的钢材,减小裂纹性缺陷、降低应力水平,并使应力强度因子K1不大于与钢材的静力或动力断裂韧性(K1C或K1d):

  K1=Yσa1/2≤K1C(静力)或K1d(动力) (3.4)

  其中:σ—裂纹场应力;a—裂纹长度;Y—与裂纹有关的参数。

  过大塑性变形

因构件的过大不可恢复变形,导致构件产生继发性的上列类形态的可能破坏。

  主要防止对策:改善构件的边界及受力条件;增大构件刚度或/和选用高强度钢材。

  上列钢构件的破坏形态还与所选用结构钢材有关,其破坏性质可能是塑性的或脆性的,这要取决于结构所用钢材的强度级别,质量等级,品质状况;加工偏差、缺陷,焊接、装配残余应力的大小和状况;作用力的性质是静力、动力、或冲击性的,单次或多次反复作用的;作用应力的高、低;是简单应力或是复杂应力;构件所处环境好坏等。

当所用钢材强度级别高、等级差、品质次,类裂纹性缺陷及残余应力严重,承受有动或冲击荷载,且应力水平较高、状况复杂或/和构件处于低温恶劣环境时,其破坏常是脆性的;反之,在一般情况下,其破坏常是塑性的。会有专业的工程师勘察施工现场,给您一个最踏实最合理的价格预算,让您以最低的价格收获最满意最舒心的工程。


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