钢结构的塑性设计
钢结构考试简答 一
钢结构考试简答一1、对接焊缝在哪种情况下才需要进行计算？（7分）答：焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等，但受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。
由于一、二级检验的焊缝与母材强度相等，故只有三级检验的焊缝才需进行抗拉强度验算。
（4）角度56度（3）2在抗剪连接中,普通螺栓连接与摩擦型高强度螺栓连接的工作性能有何不同？（8分）答：普通螺栓受剪时，从受力直至破坏经历四个阶段，由于它允许接触面滑动，以连接达到破坏的极限状态作为设计准则；高强度螺栓在拧紧时，螺杆中产生了很大的预拉力，而被连接板件间则产生很大的预压力。
连接受力后，由于接触面上产生的摩擦力，能在相当大的荷载情况下阻止板件间的相对滑移，因而弹性工作阶段较长。
当外力超过了板间摩擦力后，板件间即产生相对滑动。
高强度螺栓摩擦型连接是以板件间出现滑动为抗剪承载力极限状态3、钢结构的疲劳破坏有什么特点？（7分）特点有：是一种低应力水平下的突然破坏，（3）属于一种脆性破坏；其断口不同于一般脆性断口，可分为裂纹源、裂纹扩展区和断裂区；（2）该类型破坏对缺陷十分敏感。
4、螺栓在构件上的排列有几种形式？应满足什么要求？最小的栓距和端距分别是多少？答：螺栓在构件上的排列有两种形式：并列和错列。
（2分）应满足三方面要求：①受力要求、②施工要求、③构造要求（3分）最小的栓距为，最小的端距为（3分）1、钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？（7分）答：塑性破坏：破坏前具有较大的塑性变形，常在钢材表面出现明显的相互垂直交错的锈迹剥落线。
由于塑性破坏前总有较大的塑性变形发生，且变形持续时间较长，容易被发现和抢修加固，因此不至发生严重后果。
脆性破坏：破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形，而突然迅速断裂。
由于破坏前没有任何预兆，破坏速度又极快，无法察觉和补救，而且一旦发生常引发整个结构的破坏，后果非常严重，因此在钢结构的设计、施工和使用过程中，要特别注意防止这种破坏的发生。
塑性设计方法在钢结构工程中的应用
塑性设计方法在钢结构工程中的应用随着现代建筑技术的不断发展，塑性设计方法在钢结构工程中的应用日益广泛。
塑性设计方法是一种基于材料的塑性变形性能来设计结构的方法，与传统的弹性设计方法相比，塑性设计方法具有更高的安全性和经济性。
本文将从塑性设计方法的原理、应用案例以及存在的问题等方面进行探讨。
一、塑性设计方法的原理塑性设计方法是建立在塑性力学理论基础上的，通过研究材料在塑性变形时的应力-应变关系，确定结构的承载力，并进行设计。
传统的弹性设计方法是以结构的弹性极限为设计准则，即结构在承受设计荷载时，弹性变形不超过弹性极限。
然而，在某些情况下，结构的弹性极限往往无法满足实际需求，因此需要采用塑性设计方法。
塑性设计方法主要包括弹塑性分析、极限状态设计和变形控制设计三个阶段。
首先进行弹塑性分析，确定结构的弹塑性行为；然后根据结构和材料的安全要求，采用极限状态设计法进行设计；最后，通过变形控制设计来保证结构在使用阶段的变形满足要求。
二、塑性设计方法在钢结构工程中的应用案例塑性设计方法在钢结构工程中有着广泛的应用。
以高层建筑为例，传统的弹性设计方法在面对大跨度、高层次的建筑结构时往往存在局限，无法满足结构的安全性和经济性要求。
而采用塑性设计方法，可以充分利用钢材的塑性变形能力，合理减小结构的材料使用量，提高结构的承载能力和抗震性能。
此外，塑性设计方法还广泛应用于桥梁工程中。
在桥梁设计中，考虑到车辆和行人对桥梁的动载荷作用，结构需要具有足够的承载能力和良好的变形控制性能。
塑性设计方法可以通过合理的剪力连接和侧向刚度设计，有效提高桥梁的整体稳定性和变形控制性能。
三、塑性设计方法存在的问题尽管塑性设计方法在钢结构工程中具有诸多优势，但也存在一些问题。
首先，塑性设计方法的应用需要有一定的专业知识和经验，对工程师的要求较高。
其次，塑性设计方法对结构材料的性能要求也较高，需要材料具有良好的塑性变形能力和抗裂性能。
此外，塑性设计方法在进行结构变形控制设计时，需要综合考虑结构的承载能力、安全性和经济性，设计过程相对复杂。
钢结构塑性设计与钢材的应变硬化性能_梁远森
钢结构塑性设计与钢材的应变硬化性能*梁远森 徐建设 王 步(同济大学建筑工程系 上海 200092)李 峰(中国通信建设第四工程局 郑州 450052)摘 要:从钢结构塑性设计基本原理入手,分析了塑性设计中引入材料理想弹塑性假定的实质。
以此为基础,首先从理论上解释了没有应变硬化性能的材料不能用于结构塑性设计的原因,然后又用试验数据说明了应变硬化性能过弱的材料也不能用于塑性设计。
提出了钢结构塑性设计的用材要求。
关键词:钢结构 塑性设计 极限分析 应变硬化性能PLASTIC DESIGN OF STEEL STRUCTURE AND STR AIN HARDENING PERFORMANC E OF STEELLi ang Yuansen Xu Jianshe Wang Bu(Department of Struc tural and Building Engineering,Tongji Universi ty Shanghai 200092)Li Feng(The Forth Engineeri ng Bureau for the Communication Construction of China Zhengzhou 450052)Abstract :On the pri mary principles of the plas tic design of a steel structure,the real purpose of adopti ng the hypothesis that the materialused in the plastic design being of ideal elastic -plastic property i s revealed in thi s paper.Furthermore,the reason that why the material without any s train hardening performance cannot be us ed in plas tic desi gn is explai ned.Then,a tes t data s hows that the material with over -weak performance on strain hardening is not fit to plas tic design,either.At las t,a way of selecting proper sorts of steel for the plastic desi gn of a s teel s tructure is suggested here.Keywords :s teel s tructure plastic desi gn ultimate -l oad s analysis s train hardening performance*郑州市科委科研攻关项目资助。
钢结构塑性设计的基本概念剖析
问题 、 节点设计等要 点。以迭到建筑节材的效果， 并保证建筑结构安全可靠。
关键词 ： 结 构 ； 陛设计 ； 钢 垫 基本概 念 ； 剖析
中图分类号：Ｕ ７ ｔ Ｔ ９３ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号：６ １Ｏ４ （０ ６０ — ０４ ０ １７ 一 １２２０ ）３０ １— ３
建筑“ 四节” 的设计理念体现到轻钢结构 中Ｉ 就是应用塑性设计方法 ， ， 即利用钢材具有 良好塑性 的 优点 ， 考虑一定数 目的截面形成了塑性铰 ， 使结构（ 整体或局部 ） 变为机构而引起破坏 ， 以此作为承载力 极限状态进行设计 ， 从而充分发挥材料的潜能的设计方法【 由于借助超静定结构形成塑性铰 ， ２ Ｉ 。 实现应力 重分布， 所以结构承载力增大 ， 用钢量节省 ， 具有 良好的经济性。 但是 ， 在设计过程中， 应注意塑性设计方 法的适用条件 、 钢材的要求 、 塑性稳定问题以及节点设计等要点 。
１ 塑性设计 的基本要求 、
１１钢 材 要求 ．
结构钢材中的软钢（ 常用的如 Ｑ ３ 和 Ｑ ４ 钢及相当钢种 ） ２５ ３５ 用于钢 结构塑性设计 ， 这些钢材一般应满足以下要求 ： （ ） 限强度与屈服强度的比值不应小于 １ ， ，／ １极 ． 即 ＝ ≥１ 。 ２ ｌ ． 要求钢 ２ 材的应力一应变关系ｆ １ 图 所示 的 ｓ曲线） 一 具有强化阶段 ， 也就是要求
超静定钢结构在形成机构过程 中， 各个塑性铰都要发生不同程度的转动 。在转动的全过程 中， 要求 各个塑性铰截面的抗弯能力始终保持地塑性弯矩 Ｍ 的水平。但是如果截面尺寸的比例设计不 当， 或者 缺乏足够的支撑来阻止构件发生侧 向弯曲和扭转，则在最后一个塑性铰 尚未形成之前就可能发生局部
失稳或整体失稳而提前破坏。因此 ， 在钢结构塑性设计中， 应对稳定 问题给予足够的重视。 防止钢结构构件在构成机构之前局部失稳 ，必须对板件的宽厚 比严格限制。在塑性铰截面及其近 旁， 板件都处在屈服应力之下。 翼缘的情况 比腹板的更为严重 ， 还有一部分应力超过 ， 但是 ， ＝ ， 实验表明， 如果板件的宽厚 比取得适 当，尽管结构中陆续出现塑性铰和围绕这些铰的转动 ，板件是可 以保持稳定
浅析钢结构塑性设计的要点
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．
１ 钢 材要 求
结构钢 材中的软钢 （ 常用 的如 ０２ ５和 （３ ５钢及相 当钢种 ） ．３ １４ 用于钢结构塑性设 计 ， 这些钢 材一 般应 满 足以下三 方面 的要求 ： １ 极限强度与屈服强度的 比值（ ） 强屈 比） 不应小于 １ ２ 即 ．， ≥ １２ ． 。要求钢材的应力一应变关 系（ 一 ￡曲线 ） 具有 强化阶段 ， 也 就是要求钢材具有一 定 的应变 硬化性 能 。这 个要求 包含 两层 意 义： 一是保证钢材达 屈服 阶段后 仍具 有相 当的安 全储 备 ， 二是保
样可用于塑性设计 。但是由于工程经验不足 ， 而加 以限制。 故
性设计时， 规范规定： 工字形截面的受压翼缘 ｂ ｔ ， ３／，箱 ／≤９／２５ｆ ， ，
形截面 ６／≤３ ， ２５ｆ； ０ｆ ０／ ３／，对所有板 件的腹板则要求 ＾／ ≤３ － ０ｆ ５
，
２ 稳 定 问题
－ ／， ３ 材料屈服点 越高 ， 要求板件宽厚 比限制得 超静定钢结构 在形 成机构过程 中 ， 各个 塑性 铰都要发生不 同 ／２５ｆ。显而易见 ，
给予 足够 的重视 。
３ １ 全部 采用螺 栓连接 ．
如图２） ａ所示为采用梁端板方式 的高强螺栓 连接。该种连接 ２ １ 整 体 稳 定 ． 方式 的优点是便 于现场安装 ， 适用 于钢 板厚度不大 的轻 型钢结 构 在 弹性设计 时（ Ｍ≤ Ｍ ， ）对不需要进 行梁 整体稳定 的计算 ， 连接 ， 可以避免现场焊接引起 的构件变形 ， 梁截面上没有 因螺 栓开 在规范 中做 了规定 ： ） 刚性 铺板 密铺在 梁 的受压翼 缘 上 ， 能 １有 并 孔而造成 的截面损失 ， 在保证稳 定的前提 条件下 可以达到截 面的 阻止梁截 面扭 转时； ） ２ 工字型截面简 支梁受压翼 缘的 自由长度与 极 限弯矩 ＾ 因而在 内力重分布过程 中能保持节点的足够 强度 。 ， 其宽 度之 比 ｌ ｂ ／ 不超过规范的规定时 。 如图２） ｂ 所示为采用角钢作为连接件 的形式 。它适用于 受荷 但在 塑性设计 中 ， 仅满足 以上两 个条件是不 够的 。既要 求梁 载较 大的节点 ， 与端 板连接方式相 比 ， 所用螺 栓数量增多 ， 而且梁 的抗 弯能 力达 到塑性 弯矩 Ｍ 又要求 塑性 铰转 动一定 的角． ， 度后 有 螺栓孔 引起 的截面削弱情况。考虑梁截 面达到 塑性 弯矩 ， 必须 还不失稳 。如 图 １ 示描 述了对 梁 的临界 弯矩 和塑性 铰转 角的 所 控制 截面削弱的程度 ， 满足条件 ： Ａ， ≥ Ａ 。 影响情 况Ｌ ： ４ 当较小时 （ １区段 ， Ｊ 第 塑性 区）梁 整体失稳时 的临界 ，
钢结构专业英语
钢结构设计专用术语1．1结构术语1 焊接钢结构welded steel structure以手工电弧焊接或自动、半自动埋弧焊接作为连接手段并用金属焊条、焊丝作为连接材料，将钢结构和部件连接成整体的结构。
2 铆接钢结构riveted steel structure以铆钉作为连接件将钢结构或部件连接成整体的结构。
3 螺栓连接钢结构bolted steel structure以普通螺栓作为连接件将钢结构或部件连接成整体的结构。
4 高强螺栓连接钢结构high-strength boltec steel structure以高强螺栓作为连接件将钢结构件或部件连接成整体的结构。
5 冷弯薄壁型钢结构cold-formed thin-walled steel structure以冷弯薄壁型钢作为主要材料所制成的结构。
6 钢管结构steel tubular structure以圆钢管或方钢管或矩形钢管作为主要材料制成的结构7 预应力钢结构prestressed steel structure通过张拉高强度钢丝束或钢绞线等手段或调整支座等方法，再钢结构构件或结构体系内建立预加应力的结构。
1.2 构件、部件术语1 实腹式钢柱solid-web steel column腹板为整体的竖向受压钢构件2格构式钢柱built-up steel column;laced or battened compression member由钢缀才将各分肢组成整体的竖向受压钢构件。
分双肢，三肢和四肢格构式钢柱3分离式钢柱separated steel column支承屋盖的竖向刚肢体和支承吊车梁的竖向刚肢体两者用水平钢板连接而成整体的双肢受压钢构件。
4 缀才(缀件) lacing and batten elements在格构式受压钢构件中用以连接肢体并承受剪力的腹杆。
分缀条和缀板4.1缀条lacing bar在格构式受压钢构件中用以连接肢体并承受剪力的条状腹杆缀板batten plate5 钢柱分肢steel column compnent组成格构式钢柱或分离式钢柱的竖向肢体6钢柱脚steel column base扩大钢柱底端与基础相连接的加强部分。
关于钢结构中塑性设计的分析与探讨
关于钢结构中塑性设计的分析与探讨作者：李强来源：《装饰装修天地》2016年第10期摘要：塑性设计方法由于借助超静定结构形成塑性铰，实现应力重分布，所以结构承载力增大，用钢量节省，具有良好的经济性，被广泛应用。
本文主要分析探讨了钢结构中塑性设计。
关键词：钢结构；塑形设计；方法前言钢结构的设计有弹性设计法和塑性设计法。
采用弹性设计法时，往往是控制最大内力截面上的最大应力不超过材料的强度设计值。
对于塑性材料的结构，特别是超静定结构，当最大应力到达屈服极限，甚至某一局部已进入塑性阶段时，结构并没有破坏，也就是说，并没有耗尽全部承载能力。
弹性设计没有考虑材料超过屈服极限后结构的这一部分承载力，因而弹性设计是不够经济合理的。
塑性设计法就是为了消除弹性设计法的缺点而发展起来的，以理想弹塑性材料为对象的更为经济合理的设计方法。
在钢结构中，钢材是塑性性能较好的材料，且大多数建筑物采用框架或刚架结构，因而可以充分利用结构和构件的塑性性能，使结构出现若干个塑性铰直至形成破坏机构，作为承载能力的极限状态，从而充分挖掘材料的潜力，减少钢材的用量，使结构设计达到最优。
一、塑性设计的概述1.塑性设计的概念塑性设计是指对超静定结构（如超静定梁和框架等）按承载能力极限状态设计时，采用荷载设计值，考虑构件截面的塑性发展及由此引起的内力重分配，用简单的塑性理论进行分析（即结构构件以受弯为主，假定材料是理想的弹塑性体，采用一阶理论分析（不考虑二阶效应），荷载按比例增加，计算内力时考虑塑性铰及由此引起的内力重分布，使结构转化为破坏机构体系）。
2.塑性设计在国内外的应用情况早在20世纪初期国外就已提出塑性设计概念，并得到试验及工程的验证。
1914年匈牙利建成第一幢按塑性设计方法的公寓，1948年英国规范 BSS499 首次把塑性设计方法引进其设计规范。
英国在1952年、加拿大在1956年、美国在1957年建成按塑性设计的第一幢建筑物。
而后，以美国和英国为中心开始迅速普及塑性设计，由于塑性设计简单合理而且能够节约钢材，所以英国和荷兰低层建筑几乎全部采用塑性设计。
高等钢结构-第三章作业
ANSYS 中，悬臂梁长 2.5m，材料及截面参数同上，选用 Beam188 单元进行 模拟计算，材料参数采用理想的弹塑性模型 S1 截面计算
S2 截面计算
S3 截面计算
S4 截面计算
由上图可以看到，ANSYS 塑性分析，采用 beam188 单元，其屈曲的考虑是 通过屈曲特征分析，对原模型修正得到，但由于 ANSYS 屈曲分析并不区分整体 和局部失稳，所以很难得到纯粹的局部屈曲模型，故一般的修正都是伴随着整 体失稳的。对于塑性发展，可以明显的观察到：悬臂梁的塑型发展是不全面 的，总是存在一定弹性内核，而且塑性不是停留在一个面，而是和现实一样是 一段区域。而且在模拟是，尤其是 s4 截面，会发现腹板部分会有明显较大应力 区域，这是明显不合理的；不合理的单元划分、屈曲修正过度都可能导致。由 于个人时间有限以及 ANSYS 操作能力有限，不做调整。 个人还尝试用 shell63 模拟，但是也是由于个人能力有限，没有成功实现， 迫于学习时间紧迫，并未进行深入分析原因。
4.2a 钢支撑的滞回曲线有何特点？试采用梁单元来模拟钢 支撑的滞回性能，并阐述模拟的要点。
1、钢支撑的滞回曲线特点： 图 1 所示是钢支撑在轴力作用下的典型变形过程和单循环滞回曲线。由于 支撑存在初始缺陷，其两端施加的轴力会在跨中位置产生附加弯矩。在轴力到 达 A 点之前，支撑处于弹性压缩阶段，承担的轴力和跨中附加弯矩比例增加。 当跨中截面在压弯共同作用下屈服时( 图 2) ，支撑在跨中位置将形成塑性 铰，宏观上支撑开始发生屈曲现象(B 点) 。支撑屈曲后，塑性铰的转动导致支 撑侧向变形增大，轴力产生的附加弯矩迅速增加，杆件的受压承载力迅速下降 ( BC 段) 。从 C 点开始支撑进入卸载和反向拉伸阶段，支撑受压屈曲后的卸载 刚度明显低于初始弹性刚度。拉伸到 D 点时跨中截面在拉弯共同作用下再次屈 服并形成塑性铰，但此时塑性铰的转动方向与受压时相反，支撑的侧向变形不 断减小。随着拉伸变形的不断增加，支撑到达 E 点时接近全截面受拉屈服。EF 段支撑进入塑性拉伸变形阶段，而在 F 点后支撑开始弹性卸载并进入下一循 环。由于包辛格效应和残留的侧向变形，后一循环的支撑稳定承载力将会明显 低于前一循环的。随着循环次数的增加，塑性损伤逐渐累积，支撑的稳定承载 力、屈曲后软化刚度和屈曲后卸载刚度等都将不断降低。支撑典型的多循环滞 回曲线见图 3。
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4 塑性设计中的节点设计
4.1 全部采用螺栓连接 4.2 螺栓和焊缝混合连接 4.3 短梁过渡连接
4.1 全部采用螺栓连接 a
b
4.2 螺栓和焊缝混合连接 4.3 短梁过渡连接 d
由于剪切变形会引起刚架的梁柱端刚度的退化，所以 必须采取措施加强节点域的刚度。
（a）采用小板对柱翼缘加强 （b）加设斜向加劲肋 （c）在腹板两侧焊上板来加厚，从而保证钢结构塑形充 分发展和内力重分布
1.塑性设计的基本介绍 1.塑性设计的基本介绍 2.塑性设计的基本假定及使用条件 2.塑性设计的基本假定及使用条件 3.塑性设计中的稳定性问题 3.塑性设计中的稳定性问题 4.塑性设计中节点设计 4.塑性设计中节点设计
3.塑性设计中的稳定性问题 3.塑性设计中的稳定性问题
3.1 防止局部屈曲
防止板件在结构成为机构之前局部屈曲需要对它的宽 防止板件在结构成为机构之前局部屈曲需要对它的宽 厚比严格控制 厚比严格控制
2.塑性设计的基本假定及使用条 2.塑性设计的基本假定及使用条 件
2.1 钢结构塑性设计的基本原理及基本 假定 2.2 塑性设计的适用条件 2.3 塑性设计中材料的应变硬化性能的 重要性
2.3塑性设计重要性
采用塑性设计法进行设计的主要原因之一是可以避 免繁琐的计算，原因之二是弹性设计过于保守。在 塑性设计中，为了计算上的方便，引入了材料理想 弹塑形的假定。这一假定当然是合理的，但有时可 能会造成对材料的应变硬化性能的忽视；另外，塑 性设计强调材料抵御变形的能力，因此用于塑性设 计的材料必须具有足够变形的能力，以满足结构形 成机构而达到承载力极限状态的要求。从这一点来 看，具有明显屈服平台的材料，如软钢是用于塑性 设计的理想材料。值得注意的是，在强调材料延性 设计的理想材料。值得注意的是，在强调材料延性 的同时，还要重视对材料应变硬化性能的要求。 的同时，还要重视对材料应变硬化性能的要求。
试验结果：B 试验结果：B、C两截面 的弯矩均达Mp,但 的弯矩均达Mp,但D截面 弯矩约达Mp/2时，C 弯矩约达Mp/2时，C处 受拉翼缘就被拉断致使 梁丧失承载力。（试验 过程中采用了防止翼缘 局部屈曲的特殊措施） D截面弯矩没有达到塑 性设计的塑性弯矩Mp， 性设计的塑性弯矩Mp， 梁的弯矩重分布不完全， 也就没有达到塑形设计 中形成机构的极限状态。
2.3.1无应变硬化性能的材料不适用塑形设计 2.3.1无应变硬化性能的材料不适用塑形设计
在塑性设计中，计算构件的塑性铰弯矩Mp时，一 在塑性设计中，计算构件的塑性铰弯矩Mp时，一 般将具有明显屈服台阶的材料看作理想弹塑性体， 即忽略材料应变硬化阶段。这样处理主要是为了 使得计算简化，算得的承载力和实际相差不大， 并偏于安全。但是这种简单化并不意味着所用的 材料可以不具有应变硬化性能。恰恰相反 ，材料 必须具有一定的应变硬化工作阶段才有可能达到 形成机构的极限状态。
1.塑性设计的发展 1.塑性设计的发展
1914年匈牙利建立了世界上第一座塑性设计的建筑 1914年匈牙利建立了世界上第一座塑性设计的建筑 物，随后英、加、美等国均在本国建立了塑性设计 的工程。英国在1948年第一个把塑性设计方法引进 的工程。英国在1948年第一个把塑性设计方法引进 了BSS499规范。随后，以英国和美国为中心，迅速 BSS499规范。随后，以英国和美国为中心，迅速 地普及塑性设计。现已公认，塑性设计简单、合理， 而且可以节约钢材，所以英国和荷兰的低层建筑几 乎全部采用塑性设计，美国和加拿大的大部分低层 建筑也应用塑性设计。我国1988年的《 建筑也应用塑性设计。我国1988年的《钢结构设计 规范》 GBJ17-88）开始列入塑性设计，新修订的 规范》（GBJ17-88）开始列入塑性设计，新修订的 GB50017规范又进行了局部修改。 GB50017规范又进行了局部修改。
3.2 防止弯扭屈曲
防止构件在成为机构前弯扭屈曲要靠适当布置侧向支 撑（可用限制侧向长细比 撑（可用限制侧向长细比λy作为保证梁段在塑性铰处 的转动能力的一项措施 ） 构造要求
钢结构的塑性设计
1.塑性设计的基本介绍 1.塑性设计的基本介绍 2.塑性设计的基本假定及使用条件 2.塑性设计的基本假定及使用条件 3.塑性设计中的稳定性问题 3.塑性设计中的稳定性问题 4.塑性设计中节点设计 4.塑性设计中节点设计
2.1 钢结构塑性设计的基本原理及基本 假定 2.2 塑性设计的适用条件 2.3 塑性设计中材料的应变硬化性能的 重要性
2.1钢结构塑性设计的基本原理 2.1钢结构塑性设计的基本原理
结构的塑性设计就是考虑一定数目的截面形成了 塑性铰，使结构（整体或局部）变为机构而破坏， 以此作为承载力极限状态进行设计。即首先要确 定结构破坏时所能承担的荷载——极限荷载，然 定结构破坏时所能承担的荷载——极限荷载，然 后将极限荷载除以荷载系数得出容许荷载，并以 此为依据进行设计。为了确定极限荷载，必须考 虑材料的塑形变形，进行结构的极限分析（或塑 性分析）。所谓极限分析就是对结构变成机构前 性分析）。所谓极限分析就是对结构变成机构前 的变形不考虑，避开破坏前的全部分析，直接计 算极限荷载。 算极限荷载。
简单塑性理论
钢结构的简单塑性理论是指：假定钢材为理想弹塑 形体，采用一阶理论分析，不考虑二阶效应；保证 在形成机构前不发生侧扭屈曲破坏，其组成板件不 发生局部屈曲破坏；荷载按比例增加，内力计算时 考虑产生塑性铰而使结构转化为破坏机构体系。 用简单塑性理论进行框架分析是不考虑二阶效应的。 按塑性分析的结构，变形较大，结构刚度也有所降 低，二阶效应必然比弹性分析要大；如果再加上残 余应力、初弯曲、初偏心等初始缺陷的影响，承载 力会进一步降低。对于一般的连续梁、单层和两层 框架，钢材硬化的有利影响可以抵消二阶效应对承 载力的不利影响；如果设计者掌握了二阶理论的分 析和设计方法，并有足够的依据时，也不排除在两 层以上的框架设计中采用塑性设计 。
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除防止侧向弯扭屈曲的要求之外，塑性设计的结构 尚应考虑下述构造要求：
(1) 为避免引起过大的二阶效应，受压构件的长细比不 宜大于 。这比弹性设计的稍严。 (2) 所有节点及其连接应有足够的刚度，以保证节点处 各构件间的夹角保持不变。为达此目的，采用螺栓的安 装接头应避开梁和柱的交接线，或者采用加腋等扩大式 接头。构件拼接和构件间的连接应能传递该处最大弯矩 设计值的1.1倍，且不得低于 设计值的1.1倍，且不得低于 ，以便使节点强度 稍有余量，减少在连接处产生永久变形的可能性。 (3) 为了保证在出现塑性铰处有足够的塑性转动能力， 当板件采用手工气割或剪切机切割时，应将预期会出现 塑性铰部位的边缘刨平。当螺栓孔位于构件塑性铰部位 的受拉板件上时，应采用钻成孔或先冲后扩钻孔。这是 因为剪切边和冲孔周围带来的金属冷加工硬化，将降低 钢材的塑性，从而降低塑性铰的转动能力。
（1）与通常的弹性设计方法相比，可以节 约钢材（10％～15％）和降低造价； 约钢材（10％～15％）和降低造价； （2）对整个结构的安全度有更直观的估计。 通常的弹性设计方法在弹性范围内可以给出 精确的内力和位移，但给不出整个结构的极 限承载能力； （3）对连续梁和低层框架的内力分析较弹 性方法简便。
1.塑性设计的基本介绍 1.塑性设计的基本介绍
1.1 塑性设计的发展 1.2 塑性设计的优点
1.2 塑性设计的优点
钢材具有良好的延性，在保证结构构件不丧失局 部稳定和侧向稳定的情况下，可以在超静定结构 中的若干部位形成具有充分转动能力的塑性铰， 引起结构内力的重分配（redistribution 引起结构内力的重分配（redistribution of internal forces），从而发挥结构各部分的潜能。 forces），从而发挥结构各部分的潜能。 这种以整个结构的极限承载力作为结构极限状态 的塑性设计（plastic design）方法具有如下的 的塑性设计（plastic design）方法具有如下的 优点：
2.3.2 应变硬化性能过弱的材料也不适用于塑性设计 A.P.Hrennikoff用铝合 A.P.Hrennikoff用铝合 金连续梁的实验表明： 不仅缺少应变硬化性能 的材料不适合用于塑形 设计，硬化程度很弱的 材料同样不适用。 工字形截面，材料没有 明显屈服点，以残余变 形0.2%确定屈服应力 0.2%确定屈服应力 fy=269MPa,极限强度 fy=269MPa,极限强度 fu=298MPa,二者比值 fu=298MPa,二者比值 仅仅是1.1 仅仅是1.1
钢结构的塑性设计
1.塑性设计的基本介绍 1.塑性设计的基本介绍 2.塑性设计的基本假定及使用条件 2.塑性设计的基本假定及使用条件 3.塑性设计中的稳定性问题 3.塑性设计中的稳定性问题 4.塑性设计中节点设计 4.塑性设计中节点设计
1.塑性设计的基本介绍 1.塑性设计的基本介绍
1.1 塑性设计的发展 1.2 塑性设计的优点
2.2钢结构塑性设计的适用条件 2.2钢结构塑性设计的适用条件
塑性设计适用于不直接承受动力荷载的固端梁、 连续梁以及由实腹构件组成的单层和两层框架结 构 。 采用塑性设计的结构或构件按承载力极限状态进 行设计时，应采用荷载的设计值，考虑构件截面 内塑性的发展以及由此而引起的内力重分布，采 用简单塑性理论进行内力分析。 简单塑性理论进行内力分析。 按正常使用极限状态设计时，采用荷载的标准值， 并按弹性理论进行计算。
极限分析的假定
极限分析的假定包括：
1 材料为理想的弹塑体
极限分析的假定
2 理想截面，即假定塑形区只集中在一个截面 上 3 比例加载
2.塑性设计的基本假定及使用条 2.塑性设计的基本假定及使用条 件
2.1 钢结构塑性设计的基本原理及基本 假定 2.2 塑性设计的适用条件 2.3 塑性设计中材料的应变硬化性能的 重要性
2.3.3适用于钢结构塑性设计的钢材 2.3.3适用于钢结构塑性设计的钢材