結構工程師:考試大整理鋼結構的鋼材強度

這裡鋼材強度是指鋼的屈服強度,因為鋼材的設計強度是根據其屈服強度而確定的。國內建築常用鋼材為q235和q345,即鋼材的屈服強度fy=235n/mm2和fy=345n/mm2。以軸心受拉的公式來說明一下材料強度對用鋼的影響,一個拉桿的強度可表示為:
 nl=afy (2-6)來源:
 式中,nl-桿件所能承受的拉力,
 a-桿件截面積,
 fy-鋼材的屈服強度
當nl為荷載引起的拉力時,桿件所需的截面面積可以由式(2-6)得到。
 a=nl/fy (2-7)
如果nl一定,則q235與q345鋼所需面積的比例為:
 aq235/aq345= nl/235/nl/345=345/235=1.47
即q235鋼所需的桿件截面面積為q345鋼的1.47倍。面積乘以桿件長度即為用鋼量,當長度確定時,則q235的用鋼為q345用鋼的1.47倍。
值得指出的是,當結構構件的用鋼是由其強度控制時,q345的用鋼要比q235節約,可用上述的數值概念來衡量。但當構件的尺寸是由變形(剛度)和穩定控制時,鋼材強度的影響就不十分顯著,如前面所述,構件的剛度和穩定與fy無關。但是構件由強度控制轉化為穩定或剛度控制常常不是一個明確的界限而是一個範圍,同時構件在滿足穩定和剛度要求時,也需對其強度或組合強度(例如,彎、剪、壓共同作用)進行檢查或校核。因此材料強度對構件的影響是存在的,只是不如軸心受拉構件那樣簡單明了而已。在如今q345與q235價格相差不多的情況下,使用強度高一些的鋼對節餘鋼材會有明顯的效果。