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钢结构的初始缺陷

钢结构的初始缺陷

原文出自于:钢结构上册钢结构基础 陈绍蕃

在力学分析中,一般都把结构和构建理想化,如:直杆的轴线都是集合学的直线;垂直于地面的柱子不仅是挺直的,而且其铅直位置没有丝毫偏斜;构建的长度完全符合设计图的尺寸,不存在误差等。实际工程中的构建,显然不能完全符合这些理想化的条件。钢结构的施工和验收规范对构建出厂时的初弯曲、柱子安装时的倾斜率等都规定有润许偏差值。

分析和设计钢结构时,必须考虑初始几何缺陷的效应。直杆的初弯曲,对受拉构件和受压构件就有所不同。微弯的杆受拉时,矢度逐渐减小直至消失;受压是则刚好相反,压力愈大则弯曲愈甚,杆件的弯距随之愈大。静定的杆系结构,但杆件长度有偏差时,组装后只是形状略有骗离,超静定结构则将产生初始内里。如下图所示的铰接桁架的一个节间,其斜杠AD略偏短,装配在一起时BC两点的距离将比原定的数值增大,实正方形变为菱形。如果这个节间设计为具有交叉斜杠,而且两根斜杠都偏短,那么采取措施强行组装后,两根斜杠将承受一定拉力,而周边四根杆则产生与之平衡的压力。这些残余内力会对结构性能产生不利的影响。因此,提高施工精度十分必要。

除了几何缺陷外,钢结构还有材料缺陷。钢材的匀质和等向性虽然优于混凝土何木材,但并不是理想的匀质体和各向同性体。这方面的问题可以称为力学缺陷。构件在焊接、火焰切割和热轧后形成的残余应力也可看成是力学缺陷。这些缺陷也对钢结构有不可忽视的影响。

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