鋼結(jié)構(gòu)的可能破壞形式

關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)的可能破壞形式

設(shè)計和建造鋼結(jié)構(gòu)的目的是使結(jié)構(gòu)能完成安全、適用、耐久的預(yù)定功能，達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量的要求。概述3.1鋼結(jié)構(gòu)主要的破壞形式構(gòu)件或節(jié)點（連接）的強度破壞結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體失穩(wěn)破壞

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的局部失穩(wěn)破壞構(gòu)件或節(jié)點（連接）的疲勞破壞結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形破壞

結(jié)構(gòu)的脆性斷裂破壞第2頁,共16頁，2024年2月25日，星期天強度破壞3.2在結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性有保證的情況下，結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件截面上的內(nèi)力達到極限承載力時，構(gòu)件就發(fā)生強度破壞。鋼構(gòu)件的強度破壞很有可能進一步導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的強度破壞或其它形式的破壞。

受彎鋼構(gòu)件的強度破壞

強度破壞構(gòu)件的強度破壞整體結(jié)構(gòu)的極限承載力破壞受拉鋼構(gòu)件的強度破壞

第3頁,共16頁，2024年2月25日，星期天整體失穩(wěn)破壞3.3鋼材的強度高，構(gòu)件截面小，故受壓構(gòu)件的設(shè)計一般由穩(wěn)定控制。鋼構(gòu)件的整體失穩(wěn)

整體失穩(wěn)破壞鋼結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)1.鋼結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)破壞：

在外荷載逐漸增大的過程中，結(jié)構(gòu)所承受的外荷載還沒有達到按強度計算得到的結(jié)構(gòu)強度破壞荷載時，結(jié)構(gòu)已不能承載并產(chǎn)生較大變形，整個結(jié)構(gòu)偏離初始的平衡位置而破壞。結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)破壞結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)破壞往往是由于結(jié)構(gòu)中的某個構(gòu)件或部件首先發(fā)生某種形式破壞而誘發(fā)產(chǎn)生的。第4頁,共16頁，2024年2月25日，星期天整體失穩(wěn)破壞3.32.鋼構(gòu)件的整體失穩(wěn)破壞：

鋼構(gòu)件由于截面形式不同，受力狀態(tài)不同，其整體失穩(wěn)破壞的形式也不相同。

（1）（2）（3）彎曲失穩(wěn)：雙軸對稱工字形截面軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)、單軸對稱截面軸心受壓構(gòu)件繞非對稱軸的失穩(wěn)。

軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)

：十字形截面軸心受壓構(gòu)件在滿足一定條件時的整體失穩(wěn)。

彎扭失穩(wěn)

：單軸對稱截面軸心受壓構(gòu)件繞對稱軸的失穩(wěn)。

軸心受壓桿件整體失穩(wěn)的原因詳見第5章。軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式：第5頁,共16頁，2024年2月25日，星期天整體失穩(wěn)破壞3.32.鋼構(gòu)件的整體失穩(wěn)破壞：

受彎構(gòu)件（梁）的整體失穩(wěn)形式為彎扭失穩(wěn)，梁整體失穩(wěn)的原因詳見第6章

。

截面具有對稱軸的實腹式單向壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式：（1）（2）彎矩作用平面內(nèi)：彎曲失穩(wěn)

單向壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式彎矩作用平面外：彎扭失穩(wěn)實腹式雙向壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式為彎扭失穩(wěn)。壓彎桿件整體失穩(wěn)的原因詳見第7章。第6頁,共16頁，2024年2月25日，星期天局部失穩(wěn)破壞3.41.結(jié)構(gòu)的局部失穩(wěn)：

構(gòu)件的局部失穩(wěn)

局部失穩(wěn)破壞結(jié)構(gòu)的局部失穩(wěn)

指在外荷載逐漸增大的過程中，結(jié)構(gòu)作為整體還沒有發(fā)生強度破壞或整體失穩(wěn)破壞，結(jié)構(gòu)中的局部構(gòu)件已經(jīng)不能承受分配給它的內(nèi)力而失去穩(wěn)定。

結(jié)構(gòu)的局部失穩(wěn)已經(jīng)失穩(wěn)的局部構(gòu)件剛度的不斷退化，將使結(jié)構(gòu)中其它構(gòu)件的負(fù)載加重，有可能導(dǎo)致其它構(gòu)件依次發(fā)生失穩(wěn)，最終誘發(fā)整個結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞。第7頁,共16頁，2024年2月25日，星期天局部失穩(wěn)破壞3.42.構(gòu)件的局部失穩(wěn)：

寬厚比太大的板在壓力或剪力作用下容易發(fā)生屈曲，但并未完全喪失承載能力。鋼構(gòu)件的局部失穩(wěn)會使構(gòu)件的工作狀況變壞，有可能導(dǎo)致構(gòu)件提前發(fā)生強度破壞或整體失穩(wěn)破壞。

指在外荷載不斷增大的過程中，鋼構(gòu)件還沒有發(fā)生強度破壞或整體失穩(wěn)破壞，而組成該構(gòu)件的某些板件已不能承受分配給它的內(nèi)力作用而失去穩(wěn)定，發(fā)生側(cè)向撓曲。構(gòu)件的局部失穩(wěn)屈曲后強度：由于板件屈曲后存在著較大的橫向張力（特別對于四邊支承板件而言），而使板件屈曲后仍有很大的屈曲后承載能力，稱為屈曲后強度。

第8頁,共16頁，2024年2月25日，星期天局部失穩(wěn)破壞3.42.構(gòu)件的局部失穩(wěn)：

屈曲后強度的利用：普通鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不利用受壓翼緣的屈曲后強度，須滿足相關(guān)的寬厚比限值。

對于直接承受動力荷載作用的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，如橋梁、吊車梁等，也不利用腹板的屈曲后強度

。

只承受靜力荷載作用下，可以利用腹板的屈曲后強度，以達到節(jié)約鋼材的目的。能利用腹板屈曲后強度的普通鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件有：受彎構(gòu)件，軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件。第9頁,共16頁，2024年2月25日，星期天局部失穩(wěn)破壞3.43.按板件寬厚比大小確定的構(gòu)件截面分類：構(gòu)件截面分類第1類截面（塑性設(shè)計截面、特厚實截面）：板件的寬厚比最小。

第2類截面（彈塑性設(shè)計截面、厚實截面）：板件寬厚比比第1類截面的大。

第3類截面（彈性設(shè)計截面、非厚實截面）：板件寬厚比大于第2類截面的寬厚比。

第4類截面（超屈曲設(shè)計截面、纖細截面、薄柔截面）：板件寬厚比最大。受壓板件局部失穩(wěn)時，寬厚比越大，屈曲荷載越小。根據(jù)不同的應(yīng)用情況，可將構(gòu)件截面按板件寬厚比的大小分為四類，見表3-1。

第10頁,共16頁，2024年2月25日，星期天疲勞破壞3.5詳見第2章相關(guān)內(nèi)容

3.6變形破壞鋼結(jié)構(gòu)變形破壞的實質(zhì)是剛度失效造成的。結(jié)構(gòu)的變形破壞變形破壞構(gòu)件的變形破壞引起鋼結(jié)構(gòu)變形破壞的主要原因有：設(shè)計不當(dāng)，制造不當(dāng)，使用不當(dāng)?shù)取?/p>

鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力雖然還低于極限抗拉強度fu，甚至于還低于屈服點fy時，就突然發(fā)生脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。第11頁,共16頁，2024年2月25日，星期天

3.6變形破壞1.構(gòu)件的變形破壞：在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中：

在鋼結(jié)構(gòu)的制造過程中：

在鋼結(jié)構(gòu)的使用過程中：

構(gòu)件的剛度不滿足設(shè)計要求，導(dǎo)致構(gòu)件的變形過大而無法正常使用、正常安裝。

由于工藝不合理等原因而造成構(gòu)件變形會直接影響到結(jié)構(gòu)的美觀，而且給結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接、安裝帶來很大的困難。

隨意改變結(jié)構(gòu)的用途，或發(fā)生意外事故而使結(jié)構(gòu)超載，也會導(dǎo)致鋼構(gòu)件的變形破壞事故發(fā)生。

第12頁,共16頁，2024年2月25日，星期天

3.6變形破壞2.結(jié)構(gòu)的變形破壞：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果結(jié)構(gòu)支撐體系布置不夠或布置不當(dāng)，就有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形破壞。

結(jié)構(gòu)的變形破壞也可能是由于施工安裝不當(dāng)引起的。

結(jié)構(gòu)變形破壞事故發(fā)生初期，由于變形過大而使結(jié)構(gòu)無法正常使用。若不及時采取加固補救措施，隨著變形的進一步增加，結(jié)構(gòu)破壞的形式就很可能發(fā)生轉(zhuǎn)變，往往會導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的垮塌。

1.構(gòu)件的變形破壞：構(gòu)件的變形破壞主要導(dǎo)致結(jié)構(gòu)適用性這一功能無法完成，但由于構(gòu)件剛度失效將伴隨產(chǎn)生較大的變形，可能導(dǎo)致其它構(gòu)件依次發(fā)生變形破壞，從而可能誘發(fā)整體結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)垮塌。第13頁,共16頁，2024年2月25日，星期天3.7脆性斷裂破壞1.脆性斷裂破壞的特點：

結(jié)構(gòu)的脆性斷裂破壞是結(jié)構(gòu)各種可能破壞形式中最危險的一種破壞形式。脆性斷裂破壞前，鋼材的應(yīng)力通常小于屈服點fy，不發(fā)生顯著的變形，破壞突然發(fā)生，無任何預(yù)兆。應(yīng)注意的是，疲勞斷裂只是脆性斷裂中的一種。2.脆性斷裂破壞的主要原因：脆斷破壞的主要原因材質(zhì)缺陷

應(yīng)力集中和殘余應(yīng)力

使用環(huán)境溫度

鋼板厚度

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