塑性設(shè)計(jì)

1、對(duì)于《高等結(jié)構(gòu)學(xué)》這門課程，主要講授了壓桿和板的穩(wěn)定問(wèn)題以及鋼結(jié)構(gòu)的疲勞問(wèn)題，最后補(bǔ)充講解了關(guān)于塑性設(shè)計(jì)的一點(diǎn)知識(shí)。下面僅對(duì)鋼結(jié)構(gòu)塑性設(shè)計(jì)問(wèn)題談?wù)勛约旱睦斫馀c看法。一、塑性設(shè)計(jì)的發(fā)展1914年匈牙利建立了世界上第一座塑性設(shè)計(jì)的建筑物，隨后英、加、美等國(guó)均在本國(guó)建立了塑性設(shè)計(jì)的工程。英國(guó)在1948年第一個(gè)把塑性設(shè)計(jì)方法引進(jìn)了BSS499規(guī)范。隨后，以英國(guó)和美國(guó)為中心，迅速地普及塑性設(shè)計(jì)?，F(xiàn)已公認(rèn)，塑性設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、合理，而且可以節(jié)約鋼材，所以

2、英國(guó)和荷蘭的低層建筑幾乎全部采用塑性設(shè)計(jì)，美國(guó)和加拿大的大部分低層建筑也應(yīng)用塑性設(shè)計(jì)。我國(guó)1988年的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ1788）開始列入塑性設(shè)計(jì)，新修訂的GB50017規(guī)范又進(jìn)行了局部修改。二、塑性設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)鋼材具有良好的延性，在保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件不喪失局部和整體穩(wěn)定的情況下，可以在超靜定結(jié)構(gòu)中的若干部位形成具有充分轉(zhuǎn)動(dòng)能力的塑性鉸，引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分配，從而發(fā)揮結(jié)構(gòu)各部分的潛能。這種以整個(gè)結(jié)構(gòu)的極限承載力作為結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的方法叫塑

3、性設(shè)計(jì)法。這種方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）與彈性設(shè)計(jì)法相比，塑性設(shè)計(jì)法可以節(jié)省鋼材用量，降低造價(jià)；（2）對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全度有更直觀的估計(jì)。通常的彈性設(shè)計(jì)方法在彈性范圍內(nèi)可以給出精確的內(nèi)力和位移，但給不出整個(gè)結(jié)構(gòu)的極限承載能力；（3）對(duì)連續(xù)梁和低層框架的內(nèi)力分析較彈性方法簡(jiǎn)便三、塑性鉸的性質(zhì)對(duì)于受彎構(gòu)件或壓彎構(gòu)件，當(dāng)其截面滿足了屈服條件時(shí)，就認(rèn)為在該截面形成了塑性鉸。實(shí)際的塑性鉸附近截面均發(fā)展了一定的塑性（見圖1），形成了一個(gè)塑性區(qū)域。為了簡(jiǎn)

4、化計(jì)算，認(rèn)為塑性區(qū)僅集中在塑性鉸截面，桿件的其它部分都保持彈性。數(shù)較低的梁和鋼架結(jié)構(gòu)。機(jī)構(gòu)法以上限定理為基礎(chǔ)。它的任務(wù)是從所有可能破壞的機(jī)構(gòu)中，選出相應(yīng)于最小塑性極限荷載的一個(gè)機(jī)構(gòu)，便是真正的破壞機(jī)構(gòu)，這個(gè)最小塑性極限荷載即真正的塑性破壞荷載。作為校核，這個(gè)相應(yīng)破壞機(jī)構(gòu)的彎矩圖應(yīng)處處不超過(guò)MP。彎矩平衡法尋找一個(gè)與外荷載平衡的彎矩分布方案，構(gòu)件的截面即按這種彎矩分布確定。事實(shí)上，可以找到許多個(gè)彎矩分布方案，其中每一個(gè)分布方案都可以和外荷

5、載平衡。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以選用導(dǎo)致最小結(jié)構(gòu)重量的方案，因?yàn)樽钚≈亓亢徒?jīng)濟(jì)方案是密切相關(guān)的。五、塑性設(shè)計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)的塑性設(shè)計(jì)就是考慮一定數(shù)目的截面形成了塑性鉸，使結(jié)構(gòu)（整體或局部）變?yōu)闄C(jī)構(gòu)而破壞，以此作為承載力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。即首先要確定結(jié)構(gòu)破壞時(shí)所能承擔(dān)的荷載——極限荷載，然后將極限荷載除以荷載系數(shù)得出容許荷載，并以此為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了確定極限荷載，必須考慮材料的塑形變形，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的極限分析（或塑性分析）。所謂極限分析就是對(duì)結(jié)構(gòu)