正是由于轻钢结构的诸多优点,而且随着近年来防火、防腐新产品的不断出现,已较好地解决了轻钢结构抗腐蚀性差的缺点,使得它在工业厂房以及民用设施中获得了广泛的应用。
轻钢结构允许采用塑性设计,但仅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2层框架结构。采用塑性设计的结构或构件,按承载能力极限状态设计时,应采用荷载的设计值,考虑构件截面内塑性的发展及由此引起的内力重分布。按塑性设计时,钢材和连接的强度设计值应按规程的有关条款规定的数值乘以折减系数0.9。塑性设计截面板件的宽厚比也应符合有关规定。
门式框架上“工”字形截面构件的腹板允许考虑屈曲后程度,我们可以通过单向受压四边简支板回曲后的中面应力分布情况来说明为什么板屈曲后仍能继续承载,且承载力还能显著提高。板屈曲后只要板的四边保持直线,则载荷边的压应力分布为非均匀分布,两边应力较高,中间应力较低;非载荷边产生垂直于边线的应力,其中部为拉应力。由于拉应力的作用限制了板屈曲变形的发展,提高了板的刚度,因而板屈曲后仍能继续承载。利用板面屈曲后的强度进行结构设计**早见于飞机结构中,因为飞机结构设计是在保证一定可靠度的前提下以减轻结构重量为目标。在普通房屋建筑钢结构设计中一般不允许板件产生局部失稳。
轻钢结构门式刚架是主要的承重结构,一般采用实腹型变截面的柱和梁组成。门式刚架的形式可以单坡、双坡和多坡,多跨建筑的中间柱多采用摇摆柱。门式刚架工字截面钢构件中腹板以受剪为主,抗弯作用不如翼缘有效,增大腹板的高度,可使翼缘抗弯能力发挥得更为充分。但是,在增大腹板高度的同时,如果厚度增之过大,则腹板耗钢量太多,也是不经济的。因此,先进的设计方法是采用高而薄的腹板,还有相当可观的屈曲后强度可以利用。在主要为均布荷载起控制作用的结构中,在疲劳、振动等荷载的条件下,可充分利用结构受力板件的屈曲有效截面来分析压弯杆件腹板的稳定性,从而使其腹极高厚比限值可以大幅度提高。根据天津大学所作的试验证明,当荷载超过理论计算的屈曲临界载限多时腹板才呈现凸曲变形,且凸曲变形都不大,故适当利用屈曲后强度是可行的。