脚手架钢管的有效特性
在脚手架钢管产品的钢结构中,由于截面相对扩大,各构件板的宽厚比往往较大,容易发生屈曲。设计中允许板发生局部屈曲,利用板的后屈曲强度是发挥这类构件经济效益的重要手段之一。
为了使用经济的材料,通常在能够确保和容许变形的条件下使用较大的容许应力。对于轻载荷,希望使用薄板,其中只有一部分用作压杆或梁的有效横截面,以允许大的变形。这样,提出了以板的后屈曲强度为特征的“有效宽度”的概念。在有效宽度的概念中,认为当超过板的局部屈曲应力时,只有板的一部分宽度有效地承受载荷。该板的有效区域在加强肋附近和拐角处(两个或多个板连接在一起以加强彼此)。在这些区域,板的应力将接近或实际上达到部件被破坏之前的屈服强度。
这个概念起源于船体板的设计。研究发现,如果按全截面效率计算纵向弯矩引起的挠度,实际挠度值要大于计算值。如果在根据宽度等于板厚的40至50倍的部分的计算中,仅考虑与加强肋连接的板有效,并且纵向弯矩与肋共享,则计算结果相对较好。全金属飞机的外观是有利的,因为当检查其部件的强度时,与加强肋紧密连接的壳体部分被视为肋的一部分,这也提供了应用有效宽度概念的另一个机会。
由于板屈曲后的挠度不再是小挠度,基于小挠度理论的板屈曲微分方程不再适用。1910年,应用板的大挠度理论,提出了计算两边简支板屈曲后强度的公式。1932年,首次引入“有效宽度”的概念,推导出两边简支板有效宽度的近似公式。随后,出现了许多其他有效的宽度计算公式,其中一些是经验性的,一些是基于近似分析的,一些是基于板的大挠度理论的,具有相当不同的严格程度。基于后屈曲强度的试验研究结果,提出了适用于轻钢结构设计的有效宽度概念,并在1946年美国钢结构学会(AISI)薄壁Z形钢结构构件规范中采用。
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用户评论
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