本文作者：宿州加固設計公司

鋼結構原理與設計答案（-永久荷載分項系數，永久荷載分項系數）

鋼結構原理與設計答案（-永久荷載分項系數，永久荷載分項系數）

鋼結構原理與設計中，永久荷載分項系數是一個重要的概念。它用于評估鋼結構在承受永久荷載時的性能。永久荷載包括結構自重、地基反作用力、風荷載等。這些荷載對結構的長期穩(wěn)定性和安全性至關重要。在設計過程中，工程師會考慮這些荷載的影響，并相應地調整鋼材的規(guī)格和連接方式。通過合理設置永久荷載分項系數，可以確保結構在各種工況下都能安全、穩(wěn)定地運行。

鋼結構原理與設計相關問題答案

一、鋼結構的特點

  1. 強度高，塑性韌性好
    • 強度高適用于建造跨度大、高度高、承載重的結構。韌性好適宜在動力荷載下工作，良好的耗能能力和延性，在地震區(qū)采用鋼結構較為有利。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  2. 重量輕
    • 鋼材容重大，強度高，建造的結構比較輕。結構的輕質性可以用材料的質量密度和強度的比值來衡量，比值越小，結構相對越輕。以同樣跨度承受同樣的荷載，鋼屋架的重量為鋼筋混凝土屋架的1/3 - 1/4，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近1/10。重量輕，可減輕基礎的負荷，降低地基、基礎部分的造價，同時還方便運輸和吊裝。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  3. 材質均勻，和力學計算的假定比較符合
    • 鋼材內部組織比較均勻，接近各向同性，在一定應力幅度內材料為彈性，因此，鋼結構實際受力情況和工程力學計算結果比較符合，在計算中采用的經驗公式不多，從而計算上的不定性較小，計算結果比較可靠。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  4. 制作簡便，施工工期短
    • 構件一般工廠制作，施工機械化，準確度和精密度皆較高。鋼結構所有材料皆已軋制成各種型材，加工簡易而迅速。鋼構件較輕，連接簡單，安裝方便，施工周期短。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  5. 密閉性較好
    • 鋼材和焊接連接的水密性和氣密性較好，適宜建造密閉的板殼結構、如高壓容器、油庫、氣柜、管道等。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  6. 耐腐蝕性差
    • 鋼材容易銹蝕，對鋼結構必須注意防護，特別是薄壁構件。處于較強腐蝕性介質內的建筑物不宜采用鋼結構。在設計中應避免使結構受潮、漏雨，構造上應盡量避免存在難于檢查、維修的死角。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  7. 鋼材耐熱但不耐火
    • 鋼材受熱，溫度在200以內，其主要性能(屈服點和彈性模量)下降不多。溫度超過200后，材質變化較大，強度總趨勢逐步降低，還有蘭脆和徐變現(xiàn)象。達600時，鋼材進入塑性狀態(tài)已不能承載。設計規(guī)定鋼材表面溫度超過150后即需加以隔熱防護，有防火要求者，更需按相應規(guī)定采取隔熱保護措施。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  8. 鋼材的低溫脆性
    • 鋼結構在低溫等條件下，可能發(fā)生脆性斷裂；還有厚板的層狀撕裂，應予以重視。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]

二、鋼結構的設計方法

  1. 極限狀態(tài)分類
    • 承載能力極限狀態(tài)
      • 對應于結構或結構構件達到最大承載能力或是出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形，包括傾覆、強度破壞、疲勞破壞、喪失穩(wěn)定、結構變?yōu)闄C動體系或出現(xiàn)過度的塑性變形。
      • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
    • 正常使用極限狀態(tài)
      • 對應于結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值，包括出現(xiàn)影響正常使用或影響外觀的變形，出現(xiàn)影響正常使用或耐久性能的局部損壞以及影響正常使用的振動。
      • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  2. 概率極限狀態(tài)設計方法中的結構功能函數
    • 設RR、SS是隨機變量，其函數Z=R?SZ = R - S也是一個隨機變量。在實際工程中，可能出現(xiàn)下列三種情況：Z>0Z>0結構處于可靠狀態(tài)；Z=0Z = 0結構處于極限狀態(tài)；Z<0Z<0結構處于失效狀態(tài)。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  3. 結構的可靠度
    • 結構在規(guī)定的時間內，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率。“完成預定功能”就是對于規(guī)定的某種功能來說表示結構的可靠度，則結構不失效(Z≥0)(Z\geq0)。結構可靠度與結構的失效概率符合下式：Ps+Pf=1P_{s}+P_{f}=1（PsP_{s}為結構可靠度，PfP_{f}為結構失效概率）。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
  4. 設計表達式
    • 鋼結構設計規(guī)范除疲勞計算外，采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，用分項系數的設計表達式進行計算。
    • 引用來源：[2023 - 12 - 11的文檔內容][2]
    • 對于承載能力極限狀態(tài)荷載效應的基本組合按下列設計表達式中最不利值確定：
      • 可變荷載效應控制的組合：γ0S=γGSGk+γQ1SQ1k+∑i=2nγQiψciSQik\gamma_{0}S=\gamma_{G}S_{Gk}+\gamma_{Q1}S_{Q1k}+\sum_{i = 2}^{n}\gamma_{Qi}\psi_{ci}S_{Qi k}
      • 永久荷載效應控制的組合：γ0S=γGSGk+∑i=1nγQiψciSQik\gamma_{0}S=\gamma_{G}S_{Gk}+\sum_{i = 1}^{n}\gamma_{Qi}\psi_{ci}S_{Qi k}
    • 其中γ0\gamma_{0} - 結構重要性系數，對安全等級為一級或設計使用年限為100年及以上的結構構件，不應小于1.1；對安全等級為二級或設計使用年限為50年及結構構件，不應小于1.0；對安全等級為三級或設計使用年限為5年結構構件，不應小于0.9；γG\gamma_{G} - 永久荷載分項系數，當永久荷載效應對結構構件的承載力不利時取1.2，但對由永久荷載效應控制的組合則取1.35；γQ\gamma_{Q} - 可變荷載分項系數，一般取1.4；SGkS_{Gk} - 永久荷載標準值在結構構件截面或連接中產生的應力；SQ1kS_{Q1k} - 起控制作用的第一個可變荷載標準值在結構構件截面或連接中產生的應力（該值使計算結果為最大）；SQikS_{Qi k}