轻型钢和普通钢材受力一样吗？雪灾中厂房倒塌实拍

1概述

得益于轻钢结构的不断发展，大跨度屋面梁的运用在各处都能见到。为了加大屋面钢梁在平面外的刚度，并且避免下翼缘于受压状况下发生失稳，故而特意设置隅撑。隅撑选型大多采用热轧角钢，其一侧连接于钢梁下翼缘或者腹板部位，另一侧连接在屋面檩条上，通常与钢梁腹板呈现45°夹角，最终构建起由隅撑、檩条、钢梁所组成的三角形稳定体系，如图1所示。

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图1钢梁隅撑安装示意图

2009年11月期间，河南区域遭遇了五十年才出现一次的少见暴雪，好多轻型房屋钢结构工程受到了程度不一的损坏。损坏的部位大多出现在屋面檩条等次要钢构件部位，损坏的形态大多呈现为 檩条挠曲度过大、拉条被拉断、屋面板出现漏水等状况；不过也发生了部分结构倒塌的事例，下面是一组因雪灾致使厂房倒塌的实例照片，见图2；借助这些照片以便协助我们领会隅撑在轻钢厂房里所起到的作用。从照片中能够察觉：

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压塌处梁柱破坏照片1~4

图2一组雪灾引起厂房倒塌的实例照片

(1)贴着柱端的檩条所在位置没进行隅撑的设置，于梁柱节点的范围里，负弯矩的出现致使钢梁的下翼缘承受压力之处，在雪荷载超出标准后翼缘出现屈曲状况，进而失去承载能力。

(2)局部隅撑连接出现损坏状况，或者产生屈曲现象，致使承载能力丧失，进而无法对钢梁起到支撑约束作用，导致钢梁出现侧向扭转破坏。

(3)钢梁出现屈曲的部位，并非必然处于应力最大的部位，存在一些情况是发生在间距为3m的隅撑空档之处，据此能够看出，在梁端部位的隅撑理应进行加密处理。

2隅撑的设置及受力分析

21隅撑的设置

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》，其编号为CECS102 - 2002，以下简称为《规程》，其中作出规定：隅撑的设置应当处于一个宜对称布置的状态，若这种做法存在困难，那么也能够是单侧布置的情况，当隅撑呈现对称布置的时候，单个隅撑的轴向压力能够选取依据公式计算得出的结果的一半。

22隅撑的受力分析

有诸多参考书中，针对隅撑的分析，大部分是以纯受压杆件作为对象的，我们针对所设置的单隅撑，以及对称设置的双隅撑，并且依据各种工况荷载的情况，展开了受力分析，具体可见图3。

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参照图3至图6能够发现，于刚架梁柱节点区域之中形成的隅撑内力即压力是最大的，在跨中区域里面的隅撑内力也就是压力处于其次的位置，对于单隅撑而言应当按照轴向受压杆件去进行设计，对于双面对称隅撑来说则能够依照一压一拉来进行设计。

3隅撑的计算

《规程》当中作出规定，隅撑应当依照轴心受压构件来进行设计，轴力N能够按照下面的这些公式予以计算。

式中，A是钢梁被支撑翼缘的截面面积 ，这里的A啊不是别的 ，就是钢梁被支撑翼缘的截面面积。

f—钢梁钢材的强度设计值;

fy—钢梁钢材的屈服强度;

θ—隅撑与钢梁腹板的夹角。

在隅撑呈现成对布置这种情况下，每一根隅撑所涉及的计算轴力能够选取上面那个公式计算值的一半。针对具体的某一项工程来为例，其计算的过程是像下面这样：

钢梁的规格是H850x200x8x12，其材质为Q345，隅撑是L50x5，角度为45°，材质是Q235，檩条的规格是C180x60x20x2.5，材质为Q345，连接螺栓是M14，对应的孔径为15.5mm。

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图7隅撑双螺栓固定示意

从上面所提及的计算结果当中，我们能够观察到，在钢梁截面高度出现较高情形的时候，隅撑的稳定性会起到控制方面的作用，当钢梁的翼缘相对较大，并且材质属于Q345时，隅撑的轴力会变得非常大，在檩条的连接处，鉴于檩条的壁厚比较薄，螺栓的抗剪以及局部承压很难得以满足，这是需要引起重视的。

4关于隅撑在设计和施工方面的一些建议

41隅撑的设置范围

《规程》作出规定，是在檐口的位置，于刚架斜梁以及柱内翼缘交接点相近的檩条处，还有墙梁处，都应当各自去设置一道隅撑。除此之外，还要考虑钢梁下翼缘在各种工况下所出现的内力变化，隅撑在一般情形下是进行全梁设置。

42隅撑的设置间距

在钢梁翼缘宽度是220毫米的情形下（此为Q345钢），隅撑的最大间距为220乘以2905毫米，轻钢厂房的檩条间距通常是1500毫米，若是依据以上规定，隅撑的设置就只能每一道檩条都进行设置了。联系到本文里隅撑的经受力剖析，笔者觉得，于刚架梁柱节点区域那里（能够近似拿来梁跨 L /4 的范围呢）的隅撑适宜每一根檩条去进行设置，在梁跨中间 L /2 的范围之内可以隔根檩条来布置，不过得要符合钢梁平面外稳定估量要求。

4 3 隅撑对檩条设计的影响

和隅撑对檩条所造成的影响有关，涉及的相关文献数量比较少。从隅撑的计算流程当中我们能够发觉，在某些情形之下，隅撑对檩条产生的影响是不能够被忽视的。檩条一般是被考虑当作纯受弯构件的，当设置了隅撑之后，在竖向承载方面是存在着一定有利影响的，然而隅撑的存在，是必然会在檩条内部产生纵向轴向压力的，在这个时候，檩条的受力模型是会就从受弯构件转变成为压弯构件的。这是檩条，它一般是由2毫米至3毫米的钢板冷弯成型的，在处于压弯状态时，它的高厚比是很难满足要求的，而且在隅撑与檩条的连接处，因为隅撑轴向压力有可能比较大，所以对螺栓的抗剪以及檩条的局部承压都很难满足要求，希望相关设计人员能够引起注意。

4 4 关于隅撑连接孔的一些问题

有些施工企业，出于安装方便的缘故，把檩条上的隅撑连接孔做成了长圆孔。要是了解隅撑的作用，以及其受力特点，便不难看出，这是一种不安全的做法。长圆孔的存在，会大大降低隅撑所起的支撑作用。希望相关施工企业，能采取提高加工精度以及施工精度的方式，来解决这个矛盾。

4 5 关于隅撑穿过现场复合屋面下层钢板的一些做法

屋面现场复合这一方面说的那个情况了，也就是说，置于上上下下的檩条的是压型钢板，夹在中间部位的是保温棉。你要设置隅撑的时候肯定就必然会碰到得让隅撑穿过下边那层钢板的这么个事儿啦，平常一般经常出现的有下面这样子的两种做法：头一种做法是先着手去施工屋面最底层的钢板，而后去施工隅撑，在需要穿越的这个部位开出来一个三角形样子的缺口。紧接着第二种说法所说的这种做法乃是在于先得定住一个连接钢板在檩条的其中一侧，连接着 的这块钢板它的下端向外伸长超过底层面板和隅撑衔接在一起，具体的样子可见下面的图8。

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隅撑是小型构件居于门式轻钢厂房里，它在建筑总用量中钢材部分只占有大概2%，然而它发挥的作用极其关键，不管是搞设计的，还是做施工的，都得予以高度重视，以此保障咱结构整体的安全。

聚乙烯（PE）简介

1.1聚乙烯

化学名称：聚乙烯

英文名称：polyethylene，简称PE

结构式：

乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂被称作聚乙烯 ，链接为 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​861510.htm" "_blank​)，此外 ，其还涵盖乙烯与少量α -烯烃的共聚物。聚乙烯属于五大合成树脂中的一种 ，在我国合成树脂里 ，它是产能最大的品种 ，同时也是进口量最多的品种。

1.1.1聚乙烯的性能

1.一般性能

白色蜡状半透明的聚乙烯材料，质地柔又韧，重量比水轻，没有嗅味也无毒，常温时一般溶剂里不溶，吸水性小，不过因其是线性分子所以能缓慢溶于某些有机溶剂，且不会发生溶胀。工业上为方便使用与贮存，聚合后通常会加入适量塑料助剂来造粒，制成半透明颗粒状物料。PE易燃，燃烧时有蜡味，还有熔融滴落现象。聚乙烯性质因品种不同而有差异，主要由分子结构和密度决定，也和聚合工艺以及后期造粒时加入的塑料助剂相关。

2.力学性能

PE属于特别典型的那种软且还韧的聚合物，除了冲击强度比较高之外，其他的力学性能绝对值在塑料材料当中都是处于较低水平的。当PE密度增大时，除了韧性之外的那些力学性能，都会有所提高。LDPE因为支化度大，结晶度低，密度小这样的情况，所以各项力学性能处于较低状态，不过它的韧性很好，很能耐冲击。HDPE就不一样，支化度小，结晶度高，密度大，导致它的拉伸强度、刚度以及硬度都比较高，只是韧性相对差一些。随着相对分子质量增大，分子链间作用力也相应增大起来，所有的力学性能，就连韧性也都跟着提高了。几种PE的力学性能被列在了表1-1中。

表1-1 几种PE力学性能数据

效率方面，低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，超高分子量聚乙烯。

邵氏硬度(D)

拉伸强度／MPa

拉伸弹性模量／MPa

压缩强度／MPa

缺口冲击强度／kJ·m-2

弯曲强度／MPa 41～467～20

100～300

12.580～90

12～17 40～50

15～25

250～550

—＞70

15～25 60～70

21～37

400～1300

22.540～7025～40 64～67

30～50

150～800

—＞100

3.热性能

受热后的PE，随着温度升高，结晶部分渐渐熔化，无定形部分渐渐增多，其熔点跟结晶度以及结晶形态有关，HDPE的熔点大概是125至137℃，MDPE的熔点大概是126至134℃，LDPE的熔点大概是105至115℃，相对分子质量对PE的熔融温度基本上没影响。

首先，PE的玻璃化温度，也就是Tg，会因为相对分子质量不一样而有差异，因结晶度不同以及支化程度各异而不同，并且，还会由于测试方法不一样，存在较大差别，一般是在-50℃以下。其次，PE在一般的环境当中，韧性表现良好，耐低温性优异，也就是耐寒性优良。然后，PE的脆化温度缩写是Tb，约为-80～-50℃，它会随着相对分子质量增大，脆化温度降低，就像超高相对分子质量聚乙烯的脆化温度又低于-140℃。

PE的热变形温度即THD较低，不同种类的PE热变形温度存在差别，其中LDPE约为38至50℃，此温度范围是在0.45MPa的条件下，下同，MDPE约为50至75℃，HDPE约为60至80℃。PE的最高连续使用温度并非很低，LDPE约为82至100℃，MDPE约为105至121℃，HDPE为121℃，这些温度均高于PS和PVC。PE的热稳定性良好，在惰性气氛当中，其热分解温度超过300℃。

PE具有较大的比热容以及热导率，所以不太适宜将其选作绝热材料。PE的线胀系数处于大概(15～30)×10-5K-1的范围之间，其制品的尺寸会因为温度发生变更而出现较大的变化。

几种PE的热性能见表1-2。

表1-2几种PE热性能

性能 LDPE LLDPE HDPE 超高相对分子质量聚乙烯

熔点／℃

热降解温度(氮气)／℃

热变形温度(0.45MPa)／℃

脆化温度／℃

线性膨胀系数，单位是乘以十的负五次方每开尔文，比热容，单位是焦耳每千克开尔文，热导率，单位是瓦特每米开尔文，其数值范围分别是，一百零五至一百一十五，大于三百，三十八至五十，负八十至负五十。

对于这组数字，十六至二十四，二百二十二至二百三十，一点零三五，一百二十至一百二十五，大于三百，五十到七十五咯。

-100～-75—

— 125～137＞30060～80-100～-70

11至161925，23010.42 ，190到210大于300，75至85， -140至 -70。

4.电性能

PE分子结构当中不存在极性基团，所以赋予其优异电性能，几种PE各自的电性能被列于表1 - 3。可以看到，PE的体积电阻率呈现较高状态，其介电常数以及介电损耗因数处于较小情形，几乎不会受到频率的干扰，故而适宜用于制备高频绝缘材料领域。它自身的吸湿性极小，小于0.01％（质量分数标准）这个数值，其电性能不会受到环境湿度所带来的影响。虽然PE具备优良的介电性能以及绝缘性能，然而因为耐热性达不到较高水准，若作为绝缘材料去使用，仅仅能够达成Y级标准（即工作温度≤90℃）。

表1-3聚乙烯的电性能

性能 LDPE LLDPE HDPE 超高相对分子质量聚乙烯

体积电阻率/Ω·cm

介电常数/F·m-1（106Hz）

介电损耗因数（106Hz）

介电强度/kV·mm-1 ≥1016

2.25～2.35

＜0.0005

＞20 ≥10162.20～2.30

＜0.000545～70 ≥1016

2.30～2.35

＜0.0005

18～28 ≥1017

≤2.35

＜0.0005

＞35

5.化学稳定性

PE属于非极性结晶聚合物，具备优良的化学稳定性，在室温的状况下，它能够耐受酸、碱以及盐类的水溶液，像盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾还有各类盐溶液，其中涵盖具有氧化性的高锰酸钾溶液和重铬酸盐溶液等，即便处于较高的浓度这种情况下，对于PE而言也没有显著的作用，然而浓硫酸、浓硝酸与其他氧化剂针对聚乙烯有着缓慢的侵蚀作用。

室温时，PE一点都不溶于任何溶剂，然而溶度参数差不多的溶剂能让它发生溶胀。温度逐步升高的情况下，PE结晶渐渐被破坏掉，大分子跟溶剂的作用得以增强，等到达一定温度后，PE可以溶解在脂肪烃、芳香烃、卤代烃等里面。就像LDPE能够溶解在60℃的苯里面，HDPE能够溶解在80至90℃的苯里面，超过100℃之后，二者都能够溶解在甲苯、三氯乙烯、四氢萘、十氢萘、石油醚、矿物油以及石蜡里面。但就算是在温度比较高的时候，PE依然不溶解于水、脂肪族醇、丙酮、乙醚、甘油以及植物油当中。

PE 在大气里、阳光照射以及氧的作用之下容易出现老化，具体呈现出的状况是伸长率下降，耐寒性降低，力学性能变差，电性能也下降，并且会渐渐变脆，进而产生裂纹，终究丧失使用性能。为了避免 PE 的氧化降解，方便进行贮存、加工还有应用，一般所使用的 PE 原料在合成的过程当中已添加了稳定剂，能够满足一般的加工以及使用要求。要是需要进一步提升耐老化性能，可以在 PE 当中添加抗氧剂以及光稳定剂等等。

6.卫生性

构成PE分子链的主要成分是碳和氢，其本身的毒性是很低的不过呢，为了对PE的性能加以改善，在聚合期间、成型加工过程以及使用阶段常常需要添加抗氧剂以及光稳定剂等塑料助剂，这就有可能对它的卫生性产生影响了。树脂生产厂家在进行聚合操作的时候呢，向来都是选用无毒的助剂，而且所使用的量是极少的，一般情况下树脂并不容易受到污染。

PE若是长期同脂肪烃、芳香烃以及卤代烃类物质相接触，就容易引发溶胀现象，其中PE里存在一些低相对分子质量组分，这些组分极有可能可溶于其中，所以，要是长期使用PE容器去盛装食用油脂，会产生一种蜡味，进而影响食用效果。

1.1.2聚乙烯的分类

聚乙烯生产方法不一样，其密度跟熔体流动速率也不一样。按密度大小主要分成低密度聚乙烯，也就是LDPE，还有线型低密度聚乙烯，即LLDPE，以及中密度聚乙烯，为MDPE，另外还有高密度聚乙烯，是HDPE。其中线性低密度聚乙烯是属于低密度聚乙烯里头的一种，它是工业上常用的聚乙烯，其他分类法有的时候会把MDPE归类到HDPE或者LLDPE。

低相对分子质量聚乙烯可按相对分子质量区分，普通相对分子质量聚乙烯，也能依相对分子质量划分，超高相对分子质量聚乙烯同样因如此这般的相对分子质量而被分类。

按生产方法可分为低压法聚乙烯、中压法聚乙烯和高压法聚乙烯。

1.低密度聚乙烯

代号为低密度聚乙烯之时称谓，则简称之为 LDPE。

这东西叫低密度聚乙烯，亦被称作高压聚乙烯。它没有味道，也不带臭味，并且无毒，其表面不存在光泽，是呈现出乳白色的像蜡一样的颗粒状，密度处于0.910至0.925g/cm3之间，质地很轻且具有柔性，有着良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加工性能以及耐低温性（能够耐受- 70℃），然而它的力学强度、隔湿性、隔气性以及耐溶剂性比较差。它的分子结构不是很规整，结晶度相对较低（在55%至65%这个范围），熔点处于105至115℃之间。

适用于热塑性成型加工的各类成型工艺，像注射、挤出、吹塑、旋转成型、涂覆、发泡工艺、热成型、热风焊、热焊接等，均可用于 LDPE，其成型加工性良好。(​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​77063.htm" "_blank​)，(​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​709028.htm" "_blank​)。主要被用作农膜，被用作工业用包装膜，被用作药品与食品包装薄膜，被用作机械零件，被用作日用品，被用作建筑材料，被用作电线，被用作电缆绝缘，被用作吹塑中空成型制品，被用作涂层和人造革等。

2.高密度聚乙烯

英文称呼是：High Density Polyethylene，简称为HDPE。

高密度聚乙烯，又被称作低压聚乙烯，它没有毒，没有气味，没有臭味，呈现白色颗粒状，其分子属于线型结构，支化现象非常少，它是一个典型的结晶高聚物 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​328669.htm" "_blank​)，它的力学性能全都比低密度聚乙烯要更优，它的熔点比低密度聚乙烯高大概125～137℃，它的脆化温度比低密度聚乙烯低大概-100～-70℃，它的密度是0.941～0.960g/cm3。其在常温状况下，不会溶解于一般的溶剂之中，然而在脂肪烃、芳香烃以及卤代烃里，要是长时间进行接触的话，就能够有溶胀的情形发生，当处于70℃往上的温度时，会有稍微溶解于甲苯、醋酸里面的情况。在空气中要是进行加热并且受到日光的影响，就会产生氧化作用。能够承受大多数酸碱的侵蚀。吸水性比较小，具备良好的耐热性以及耐寒性，化学稳定性良好，还拥有较高的刚性以及韧性，介电性能以及耐环境应力开裂性同样比较好。

HDPE能够运用注射的方式，还可采用挤出的操作，也能进行吹塑的行为，又可以开展滚塑（​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​649425.htm" "_blank​）等成型办法，进而生产薄膜制品，生产日用品，生产工业用的各种大小中空容器，生产管材，生产包装用的压延带，生产结扎带，生产绳缆，生产鱼网（​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​389690.htm" "_blank​），生产编织用纤维，生产电线电缆等。

3.线性低密度聚乙烯

英文名称叫做：线性低密度聚乙烯，简称为：线性低密度聚乙烯的简称叫法是LLDPE。

存在一种被称作“第三代聚乙烯”新品种的物质，它是线形低密度聚乙烯，是乙烯与少量诸如丁烯 - 1、己烯 - 1、辛烯 - 1、四甲基戊烯 - 1等的高级α - 烯烃，在催化剂作用下，经高压聚合或者低压聚合后所生成的一种共聚物，它呈现为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒状，其密度处于0.918～0.935g/cm3这个范围。和LDPE相比较而言，它存有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性优良这样的优点，并且其软化温度与熔融温度是比较高的，同时还具备良好的耐环境应力开裂性，像耐冲击强度、耐撕裂强度等方面的性能。并可耐酸、碱、有机溶剂等。

可以通过利用注射之类的，以及挤出和吹塑这类的成型办法来生产农膜，还有包装薄膜，以及复合薄膜，还有管材，还有中空容器，甚至电线以及电缆绝缘层等的是LLDPE。因为不存在长支链的缘故，用于制作薄膜的是LLDPE的65％～70％。

4.中密度聚乙烯

介质密度聚乙烯的英文名称是Medium density polyethylene，它简称为MDPE。

中密度聚乙烯是借助在合成进程里运用α－烯烃进行共聚，从而对密度加以控制才得以形成的，MDPE的密度处于0.926到0.953克每立方厘米的范围，结晶度是70％至80％，平均相对分子质量是20万，拉伸强度为8至24兆帕，断裂伸长率为50％至60％，熔融温度在126至135摄氏度，熔体流动速率是0.1至35克每10分钟，热变形温度在(0.46兆帕)49至74摄氏度，MDPE最为突出的特性是耐环境应力开裂性以及强度的长期保持性。

MDPE能够运用挤出的方式，还能用注射的办法，也可采用吹塑的途径，又能借助滚塑的手段，还可以依照旋转的方式，甚至凭借粉末成型的加工办法予以处理，其生产工艺参数跟HDPE以及LDPF相类似，常常被应用于管材方面，也用于薄膜领域，还常用于中空容器等范畴。

5.超高相对分子质量聚乙烯

其英文称呼是ultra - high molecular weight polyethylene，简称为UHMWPE。

具有超高相对分子质量的聚乙烯，冲击强度很高，具备耐疲劳特性，还耐磨，它属于一种热塑性工程塑料，这种塑料呈线型结构，兼备优异综合性能。它的相对分子质量能达300至600万，密度为0.936至0.964克每立方厘米，热变形温度在0.46兆帕下是85℃，熔点为130至136'℃。

UHMWPE具备其他塑料无法相比的优异性能，这是因它相对分子质量高，像耐冲击性能、耐磨损性能、自润滑性、耐化学腐蚀等性能就是其体现，它被广泛应用于多个领域，比如机械领域，其相关链接为 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​15257.htm" "_blank​)，还有运输领域，链接是 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​42380.htm" "_blank​)，以及纺织领域，链接为 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​49447.htm" "_blank​)、造纸领域，链接是 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​118883.htm" "_blank​)、矿业领域，链接为 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​716900.htm" "_blank​)、农业领域，链接是 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​16684.htm" "_blank​)、化工领域，链接为 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​69802.htm" "_blank​)以及体育运动器械等领域，在这些领域中，大型包装容器和管道的应用是最为广泛的。除此之外，鉴于超高相对分子质量聚乙烯具备的超凡生理惰性，已将其当作心脏瓣膜、矫形外科零件等，在临床医学上予以使用，其中，矫形外科零件的相关页为 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​158782.htm" "_blank​)，人工关节的相关页为 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​556253.htm" "_blank​)，临床医学的相关页为 (​http:​/​​/​baike.baidu​/​view​/​6989.htm" "_blank​)，并且，超高相对分子质量聚乙烯展现出卓越的耐低温性能，于-40℃时依旧携有颇高的冲击强度，以至甚至能够在-269℃的环境下得以使用。超高相对分子质量聚乙烯纤维所形成的复合材料，在军事领域当中，已经被用作装甲车辆的壳体，还被用作雷达的防护罩壳，也被用作头盔等物件；在体育用品范畴，已然制作成弓弦，也制作成雪橇，还制作成滑水板等物。