鋼構(gòu)件是由型鋼或/和鋼板經(jīng)過加工連接組成的,其破壞可發(fā)生在桿身或連接處,破壞性質(zhì)和形態(tài)與鋼材、連接方法、受力狀況等有關(guān),起因可能是由于其截面幾何特性不能滿足受力要求,板件或連接受力超過其極限承載力而失效退出工作,致使鋼構(gòu)件或/和連接破壞,其破壞形態(tài)及其防止對策主要有:
強度破壞
因作用力或應力超過構(gòu)件或/和連接最大極限承載能力或鋼材強度。
主要防止對策:增大板件截面積,加強連接,選用較高強度鋼材,使其折算應力σeq不大于鋼材的設計值ƒy/γR,(γR為抗力分項系數(shù))即:σeq≤[σ2x+σ2y+σ2z-(σxσy+σyσz+σzσx)+3(τxy+τyzτzx)]1/2≤ƒy/γR(3.1)并使其連接具有足夠承載力。
喪失穩(wěn)定
因作用力達到或超出構(gòu)件臨界力,或者其部分板件所受壓力超過其臨界力失去穩(wěn)定退出工作,導致構(gòu)件喪失繼續(xù)承載的能力。
主要防止對策:調(diào)整構(gòu)件截面幾何特性、邊界支承條件,減小板件的寬厚比、長細比,使其名義應力σnomin小于其臨界應力設計值σcr/γR,即:σnomin≤σcr/γR (3.2)
疲勞破壞
因構(gòu)件在荷載反復作用下,裂紋萌生、擴展、以致失穩(wěn)擴展使構(gòu)件失去承載力。
主要防止對策:選用塑性、韌性好的鋼材,減小缺陷,減小應力集中,降低應力幅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,最小作用應力;β,C—疲勞特征參數(shù);
N—作用應力循環(huán)次數(shù)。
脆斷破壞
因含裂紋(或類裂紋)性缺陷的構(gòu)件,在裂紋張開性拉應力或復合應力作用下,裂紋失穩(wěn)發(fā)展而發(fā)生破壞。
主要防止對策:選用塑性、韌性好的鋼材,減小裂紋性缺陷、降低應力水平,并使應力強度因子K1不大于與鋼材的靜力或動力斷裂韌性(K1C或K1d):
K1=Yσa1/2≤K1C(靜力)或K1d(動力) (3.4)
其中:σ—裂紋場應力;a—裂紋長度;Y—與裂紋有關(guān)的參數(shù)。
過大塑性變形
因構(gòu)件的過大不可恢復變形,導致構(gòu)件產(chǎn)生繼發(fā)性的上列類形態(tài)的可能破壞。
主要防止對策:改善構(gòu)件的邊界及受力條件;增大構(gòu)件剛度或/和選用高強度鋼材。
上列鋼構(gòu)件的破壞形態(tài)還與所選用結(jié)構(gòu)鋼材有關(guān),其破壞性質(zhì)可能是塑性的或脆性的,這要取決于結(jié)構(gòu)所用鋼材的強度級別,質(zhì)量等級,品質(zhì)狀況;加工偏差、缺陷,焊接、裝配殘余應力的大小和狀況;作用力的性質(zhì)是靜力、動力、或沖擊性的,單次或多次反復作用的;作用應力的高、低;是簡單應力或是復雜應力;構(gòu)件所處環(huán)境好壞等。
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