鋼結(jié)構(gòu)工作特性變形影響

鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要特點(diǎn)是強(qiáng)度高、塑性和韌性好、構(gòu)件截面小、厚度薄，其在制作與使用過程中易產(chǎn)生的變形問題應(yīng)引起足夠的重視。設(shè)計(jì)工作者應(yīng)了解結(jié)構(gòu)的變形情況及其影響，并在設(shè)計(jì)文件注明控制變形的要求。

1. 制造、安裝變形的影響。鋼結(jié)構(gòu)在制造和安裝過程中允許一定的偏差，其中允許偏差值應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求。鋼結(jié)構(gòu)在制造中焊接殘余變形較為突出，焊接構(gòu)件經(jīng)局部加熱冷卻后產(chǎn)生各種變形，如縱、橫向收縮變形、角變形、彎曲變形、扭轉(zhuǎn)變形、波浪變形等。這些變形加上構(gòu)件在組裝和安裝中的初始缺陷，對(duì)不同的構(gòu)件產(chǎn)生不同的影響。如：焊接殘余角變形的對(duì)接和搭接構(gòu)件在受拉時(shí)將引起附加彎矩，其附加應(yīng)力嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致構(gòu)件破壞；構(gòu)件的初始撓度對(duì)軸心壓桿隨著壓力的增大而增大，構(gòu)件既受壓又受彎，附加彎矩將使構(gòu)件受壓能力受到損害。

2. 變形對(duì)使用的影響。構(gòu)件過大的變形影響結(jié)構(gòu)的正常使用和觀感，搖擺對(duì)居住者產(chǎn)生不適或破壞建筑的內(nèi)部裝飾以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷。為避免出現(xiàn)上述的現(xiàn)象，有必要限制結(jié)構(gòu)的變形?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)〉〉GB 50017—2017 規(guī)定了框架與受彎構(gòu)件等的變形值不超過容許變形限值。對(duì)于高層和超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，在陣風(fēng)荷載作用下出現(xiàn)較大的擺動(dòng)或扭轉(zhuǎn)，將使人感覺不舒適，有時(shí)無法忍受。而地震時(shí)過大振幅會(huì)引起結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞，故相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其框架在風(fēng)荷載作用下頂點(diǎn)最大加速度限值和地震作用下頂點(diǎn)位移的限值，以保證建筑的舒適度與安全度。

3. 變形對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。多層框架結(jié)構(gòu)一般側(cè)向剛度較大，通常以未變形的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為對(duì)象計(jì)算內(nèi)力，忽略變形對(duì)內(nèi)力的影響。高層和超高層建筑，隨著層數(shù)的增加和建筑高寬比的增大，設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)必須考慮變形對(duì)內(nèi)力的影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或地震作用水平力作用下水平位移增大，豎向荷載產(chǎn)生的二階效應(yīng)不能忽視，其主要影響是側(cè)移引起豎向荷載的偏心產(chǎn)生附加彎矩，而附加彎矩又進(jìn)一步使側(cè)移增大，對(duì)千非對(duì)稱結(jié)構(gòu)還會(huì)引起

附加扭矩。如果這種效應(yīng)不能與豎向荷載作用相平衡，結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)P-.1 效應(yīng)引起的整體失穩(wěn)。