文档介绍：大跨度钢结构关键问题分析与研究
大跨度钢结构关键问题分析与研究
摘要:随着我国经济建设的快速发展,我国工业建筑的类型越来越多,大跨度钢结构也得到了广泛的应用与发展,随着大跨度钢结构形式的多样化,技术日益成熟,推动了大跨度钢结构的发展,但是大跨度钢结构施工过程中表现出的诸多力学及技术问题越来越严重,因此,钢结构设计时,要引起设计人员的高度重视。本文主要对大跨度钢结构关键问题进行分析与研究。
关键词:大跨度钢结构;关键问题
中图分类号:TU391 文献标识码:A
结构稳定问题
大跨钢结构在进行稳定分析与设计时,要求结构分析和设计人员对整体稳定的基本概念、失稳的类型及产生失稳的原因予以预见,才能在工程实践中,运用正确的计算方法,采取合理的计算模型,避免采用错误的推论,得到安全可靠的工程成果。
近似估计临界荷载
在设计的初步阶段,结构设计人员要根据以往设计经验和拟定结构类型,预先假定拟建结构的临界荷载值,大跨空间结构首先应考虑稳定问题,因其结构反应呈非线性特性,因此只能通过简化模型进行分析,对结构的临界荷载作出近似估计,确定临界荷载。可采用刚度等效的原则,计算结构失稳时的内力及确定失稳状态,合理的临界荷载近似值是有效的确定结构类型的首要条件。
简化模型的计算杆件数量比工程实际构件数量少,因此简化模型可以验证结构体系是否稳定,及确定主要受力杆件的应力分布情况,从而确定结构体系采用是否合理。对于实际每一个杆件的应力研究和计算,须在验证了结构稳定后,采用分解和有限元法等计算方法予以确定。
预测结构失稳类型
设计人员在设计的方案制定阶段,应预见性的判别结构方案的失稳类型,判断结构的破坏类型是突发的脆性破坏还是有预兆的延性破坏,有无破坏荷载的安全储备,以及引起失稳的主要因素。据此从候选方案中,选择性能优越的结构体系进行下一步的计算分析。若对结构进行精确的非线性分析,能够定性的预测结构的可能失稳类型,将对非线性分析数值模型和分析方法的选择提供有益的概念指导。
进行简单模型及非线性分析
大跨空间结构,由庞大数量杆件组成,即使简化的结构模型,其自由度也成千上万,非线性反应特征明显,在进行结构构件设计之前,有必要用有限元方法对结构进行精确的非线性数值分析。采用有限元分析的结果可靠与否,取决于结构设计人员是否采用了合理的分析模型。只有建立在定性分析结构反应的基础上,才能确定合理的数值分析模型,同时,这些特点又可以作为有限元分析结果是否可靠的一个评判依据。这一点不论对线性分析还是对涉及到非线性的稳定分析都是永远成立的。所以,大跨结构的非线性分析应从简单模型开始,使结构分析人员对结构的非线性特性有一个初步的了解。在此基础上,采用合理的分析模型和计算方法,逐步细化分析模型,直至计算结果达到满意程度为止。
防腐问题
钢结构具有塑性韧性好、材质均匀、工作可靠性高、轻质高强,适用于机械化加工,施工周期短,工业生产程度高与密封性能好等优点。然而,钢结构的致命缺点之一是易腐蚀,钢结构如果被腐蚀,其塑性、强度等主要力学性能指标明显下降,严重地降低了建筑物与钢结构构件的耐久性与安全性。当钢材表面和环境介质发生各种形式的化学作用时,就不可避免锈蚀。
(一)钢结构锈蚀的种类
钢材由于与外界介质相互作用而产生的损坏过程称为“钢材的锈蚀”