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薄壁结构

2020-04-09 21:00

由薄板或薄壳(长厚比和宽厚比大于10)组成的结构。一般由钢材、铝合金或钢筋混凝土制成。它包括:①薄壁构件,如箱形薄壁梁。②由薄钢板冷加工成型的薄壁杆件组成的薄壁型钢结构,如冷弯薄壁型钢屋架。③折板结构和薄壳结构等薄壁空间结构,如薄壳屋盖、薄壳闸门、压力容器和船体结构等。薄壁结构能有效地利用材料,结构重量轻,具有显著的经济效益。

薄壁构件按截面形式可分为闭口和开口两大类。闭口截面采用由折线周界围成的箱形截面,有单室和多室之分[图(a)、(b)]。其两侧的悬伸部分可视作附加的开口截面。开口截面一般采用薄钢板冷弯成型,常用的有卷边槽形、卷边Z形和压型钢板[图(c)、(d)、(f)]。其抗扭刚度远小于闭口截面,必要时可在槽形截面两卷边之间设置缀条[图(e)],以增大其抗扭刚度。

薄壁结构和薄壁杆件的截面形式

薄壁构件截面的翘曲受到约束时,发生的扭转为约束扭转。进行强度计算时,除计算一般的正应力和剪应力外,还需计算约束扭转引起的翘曲正应力、翘曲剪应力和纯扭转剪应力。进行构件的整体稳定性计算时,需考虑侧向弯曲和约束扭转引起的弯扭屈曲。薄壁构件的板件宽厚比大,在正压力和剪应力作用下,可能发生波浪形屈曲,称为局部失稳。设计时需控制板件宽厚比不超过规定限值,必要时可设置加劲肋来保证其局部稳定性。在薄壁型钢结构中,当板件宽厚比超过规定的有效宽厚比限值时,可利用板件的屈曲后强度,按有效截面来计算构件的承载力。

折板结构和薄壳结构的计算参见薄板力学和薄壳力学。

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