钢结构的正常使用极限状态20100323

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1、第6章钢结构的正常使用极限状态6.1常使用极限状态的特点正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）规定，当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：1）影响正常使用或外观的变形；2）影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝)3）影响正常使用或耐久性能的振动4）影响正常使用或耐久性能的其它特定状态。正常使用极限状态可以理解为适用性极限状态，常见的适用性问题有以下七类：1）由荷载、温度变化、潮湿、收缩和徐变引起的非结

2、构构件的局部损坏（如顶棚、隔墙、墙、窗）；2）荷载产生的挠度防碍家具或设备（如电梯）的正常使用功能；3）明显的挠度使居住者感到不安；4）由剧烈的自然现象（如飓风、龙卷风）造成的非结构构件彻底损坏；5）结构因时效和服役而退化（如地下停车场结构因防水层破坏而损坏）；6）建筑物因活荷载、风荷载、或地震荷载造成的运动，导致居住者身体或心理上不舒适感；7）使用荷载下的连续变形（如高强螺栓滑移）。长期以来，正常使用极限状态不如承载极限状态那样受到重视，认为只不过是适当限制一下挠度和侧移。随着结构材料强度的提高和构件的轻型化（包括

3、围护结构和非承重结构构件），情况已经有所改变，研究工作日趋活跃，包括分析正常使用极限状态的可靠指标取值问题。不过我国的设计规范和规程中仍然只有变形和振动限制两个方面。6.2拉杆、压杆的刚度要求1.轴心受力构件刚度验算按照结构的使用要求，钢结构的轴心拉杆、轴心压杆以及拉弯构件都不应过分柔弱而应该具有必要的刚度，保证构件不产生过度的变形。这种变形可能因其自重而产生，也可能在运输或安装构件的过程中产生。承受轴线拉力或压力的构件其刚度用长细比控制，即：λmax=(L0/i)max≤[λ]式中λmax——杆件的最大长细比L0—

4、—杆件的计算长度I—截面的回转半径[λ]—容许长细比2.轴心受力构件长容许细比规定一般而言，压杆由于对几何缺陷的影响较为敏感，所以对它的长细比要求较拉杆严格得多。承受静力荷载的拉杆，可仅限制其在竖向平面内的长细比，以防止在自重作用下显著下垂。而承受直接动力荷载的拉杆因刚度过弱时会产生剧烈晃动，故其容许长细比比承受静力荷载的拉杆要小，并且两个方向同样对待。对于张紧的圆钢拉杆，因变形极微，所以不再限制长细比。表6-1、表6-2分别给出了GB50017规范对各种拉杆、压杆的容许长细比。受拉构件的容许长细比表6-1承受静力荷

5、载或间接动力荷载的构件有重级工作制吊车项次构件名称有重级工作制吊一般建筑构件的厂房车的厂房1桁架的杆件350250250吊车梁或吊车梁以2300200----下的柱间支撑其它拉杆、支撑、3系杆等(张紧的圆钢400350----除外)受压构件的容许长细比表6-2项次构件名称容许长细比柱、桁架和天窗架中的杆件1150柱的缀条、吊车梁或吊车梁以下的柱间支撑支撑(吊车梁或吊车梁以下的柱间支撑除外)2200用以减少受压构件的长细比的杆件6.3梁和桁架的变形限制1.梁的刚度验算梁和承受横向荷载的桁架从总体受力上讲都属于受弯构件，

6、受弯构件的正常使用极限状态是指其出现过大的弯曲变形，通常称受弯构件在使用阶段出现的弯曲变形为挠度，为了满足正常使用的要求，设计时必须保证梁和桁架的挠度不超过规范所规定的容许挠度。梁的刚度验算即为梁的挠度验算。梁的刚度不足，将会产生较大的变形。楼盖梁的挠度超过某一限值时，一方面给人们一种不舒服和不安全的感觉，另一方面可能使其上部的楼面及下部的抹灰开裂，影响结构的功能。吊车梁挠度过大，会加剧吊车运行时的冲击和振动，甚至使吊车运行困难等。因此，应按下式验算梁的刚度:v≤[v]式中v——受弯构件在标准荷载作用下所产生的最大挠

7、度或跨中挠度；[v]——有关规范给出的受弯构件的挠度限值、称为容许挠度。表6-4是从GB50017规范中摘录的一部分受弯构件的容许挠度。2.梁的挠度计算及容许挠度规定承受多个集中荷载的梁，其挠度的精确计算较为复杂，但与最大弯矩相同的均布荷载作用下的挠度接近。因此，可采用下列近似公式验算等截面简支梁的挠度式中：qk均布荷载标准值；Mk荷载标准值产生的最大弯矩；Ix跨中毛截面惯性矩。计算梁的挠度v时，取用的荷载标准值应与表6-43规定的容许挠度值［v］相对应。例如对吊车梁，挠度v应按自重和起重量最大的一台吊车计算；对楼盖

8、或工作平台梁，应分别验算全部荷载作用下产生的挠度和仅有可变荷载作用下产生的挠度。受弯构件的容许挠度表6-4容许挠度构件类别[VT][VQ]吊车梁和吊车桁架（按自重和起重量最大的一台吊车计算挠度）（1）手动吊车和单梁吊车（包括悬挂吊车）L/500（2）轻级工作制桥式吊车L/800（3）中级工作制桥式吊车L/1000（4）重级工作制桥式吊车L/12