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重庆钢结构五大可能破坏形式

钢结构设计的目的是满足各种功能要求,应做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。这些要求都必须在钢结构不发生破坏的情况下才能做到。因此设计者只有对钢结构可能发生的各种破坏形式有十分清楚的了解,才能采取有效的措施来防止任一种重庆钢结构破坏形式的发生。

钢结构的破坏主要是由材料破坏和结构本身的失稳破坏引起。材料破坏引起的主要有结构的塑性破坏、脆性断裂破坏和疲劳破坏。失稳破坏主要有结构的整体失稳和局部失稳破坏。有关材料本身的破坏将在第三章中详细介绍,这里主要介绍结构的破坏形式。

1、结构的塑性破坏

随着荷载的不断增加,结构构件截面上的内力达到截面的极限承载力时,结构将形成机构,丧失承载能力而破坏,如图1-15所示。由于结构钢材的延性性能好,在超静定结构中,一个截面形成塑性铰并不标志结构丧失承载能力,可以利用其延性特征,即内力塑性重分布,使超静定结构在荷载作用下相继出现几个塑性铰直至形成机构作为结构承载能力的极限状态。这样结构在破坏时会出现明显变形,容易被察觉和采取措施防止破坏。

2、结构的疲劳破坏

钢结构和钢构件在连续反复荷载作用下会发生疲劳破坏,主要分为裂纹的扩展和最后断裂两个阶段。裂纹的扩展是十分缓慢的,而断裂是裂纹扩展到一定尺寸时瞬间完成的。在裂纹扩展部分,断口因经反复荷载频繁作用的磨合,表面光滑,而瞬间断裂的裂口部分比较粗糙并呈颗粒状,具有脆性断裂的特征。

3、结构的脆性断裂破坏

结构的脆性断裂破坏前通常结构没有明显征兆,如异样和明显的变形等,脆性断裂破坏时,荷载可能很小,甚至没有外荷载作用。脆性断裂一般突然发生,瞬间破坏,来不及补救,结构破坏的危险性大。

4、结构的整体失稳破坏

结构整体失稳破坏是结构所承受的外荷载尚未达到按强度计算达到的结构强度破坏荷载时,结构已不能承载并产生较大的变形,整个结构偏离原来的平衡位置而碾坏。钢构件的整体失稳因截面形式的不同和受力状态的不同可以有各种形式。对于轴心受压构件,可以有弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳;对于受弯构件为弯扭失稳;对于单轴压弯构件,在弯矩平面内为弯曲失稳,在弯矩作用平面外为弯扭失稳;对于双轴压弯构件为弯扭失稳。为了防止结构的整体失稳,在结构整体布置时必须考虑整个体系及其组成部分的稳定性要求。

5、结构的局部失稳破坏

结构和构件局部失稳是指结构和构件在保持整体稳定的条件下,结构中的局部构件或构件中的板件在外荷载的作用下而失去稳定。这些局部构件在结构中可以是受压的柱和受弯的梁;在构件中可以是受压的翼缘板(如图1-18所示)和受压的腹板。当发生局部失稳时,一般整个结构或构件并不会完全丧失承载能力,具有屈曲后强度。

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