塑性设计概念
点击量: 发表时间:2017-03-13 10:03:101.塑性设计的概念在第3章3.3.3中已经提到,对于一个两端固定的工字形梁承受均布垂直荷载q时,由边缘设计准则,梁上最大均布荷载ql = 12M ex/12,Mex为屈服弯矩,J为梁跨。根据有限塑性发展的强度准则,荷载可达q2 = 12y。Mex为屈服弯矩,Z为梁跨。根据有限塑性发展的强度准则,荷载可达q2 = 12yxMex/12兰1 .05 qi。若端部截面到达极限弯矩,则荷载可达q3 = 12MD/12 = 12'YpxM ex/12兰1,12qi。此时,梁端在保持弯矩Mp不变的情况下,发生较大的转动,形成所谓“塑性铰”,梁跨内部的弯矩继续增大,直到跨中弯矩达到蜂时,梁变成机构而到达承载能力的极限状态。此时,极限荷载qu可达到:见,梁极限状态的负载比仅利用两端截面的极限强度要提高33 010,比边缘屈服准则提高50%。这种以结构在荷载作用下形成机构为极限状态的设计方法即为塑性设计,其宗旨是利用截面完全塑性之后构件内力的塑性重分布。塑性设计与截面的极限弯矩作为强度准则不是等同的概念。
2.结构可进行塑性设计的必要条件
(1)结构在达到内力塑性重分布形成机构之前,不允许发生构件的局部失稳。局部失稳发生后,虽然有些条件下可以利用屈曲后强度,但承载力不能达到截面完全塑性时的强度,且会导致塑性发展过程中承载力的退化。为此,构件的板件宽厚比必须有严格的控制。需要注意的是,在第5章、第6章、第7章曾分别给出了板件不发生弹性局部失稳的宽厚比限制,若板件正好满足这些限制条件,虽然可以说在弹性阶段可能避免局部失稳,但仍不能保证板件在塑性发展过程中不发生失稳。采用塑性设计时对受压的外伸翼缘,宽厚比应控制在9柜55/元以下,对受弯构件的四边支承板,宽厚比应当控制在72拒35倪以下,也就是截面应符合第3章3.2.3中的第1类截面即塑性设计截面的要求。
(2)结构不能在形成机构前,发生整体失稳。整体失稳将直接导致承载力的下降。
(3)不采用格构式构件。这类构件在边缘屈服后,截面向腹部发展塑性的余地很小,难以有效地实现整个构件上的内力重分布。
(4)单个构件(如两柱之间的梁,单个柱)不采用截面沿杆轴连续变化(如楔形杆件)或突然改变(如上下柱截面不等)的所谓变截面柱、阶梯式柱。
(5)采用塑性设计的刚架不直接承受动力荷载。