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建筑形状的“扭曲”创造了一个新的符号。但对于钢结构本身来说，最怕的就是“扭”。
为什么害怕扭曲？
我们通过举个例子就很容易明白其中的原因。为了评价部件的抗扭能力，扭转常数J是一个非常重要的参数。现找一组高度、截面积相同的H型钢和箱型钢进行比较。根据美标公式计算结果如下：
H型
箱式
比率
5.74×105
2.71×108
1:472
计算出的应力比约为30倍。
如果是500x250的矩形截面呢？这个数值是1.8×10^9，是H型的3000多倍。压力为 1:184。
数值对比可见H型钢的抗扭能力有多么弱。
因此，尽管已经有了抗扭转的设计方法，但仍然需要尽量避免扭转。我们来看看一些扭曲的钢结构。
102大道桥
2015年，加拿大格罗特路第102大道大桥在施工过程中出现三根梁扭曲变形。结果工期推迟了一年，每天损失约1.2万美元。事故原因是分包商高钢对工程图纸上所需支撑的标准理解错误，在吊车起吊前未安装足够的永久支撑，导致钢梁承受过大的自重而发生扭转屈曲。
69 号公路大桥
1995年，美国田纳西州69号公路大桥施工过程中发生重大事故。两根竖立的钢梁突然倒塌，落入田纳西河中。当时，三名工人正在钢梁上作业，他们也落入水中。
对田纳西河上 69 号公路大桥倒塌的调查显示，倒塌是在一根横梁被拆除时开始的。事故原因是分包商未按照设计图纸要求正确安装钢梁支撑系统，导致钢梁承受过大的自重而发生扭转屈曲。分包商是一家名为匹兹堡-得梅因钢铁公司的公司，负责制造和安装钢梁。但事故发生前，钢梁检测不充分，存在不少加工质量问题。
A&M 大学马术中心的谷仓
2013 年，德克萨斯农工大学耗资 8000 万美元建造一座马术中心。距离主校区约一英里，一座约 300 英尺长的谷仓框架突然倒塌，造成四名工人受伤。 OSHA 确定当时正在建设的谷仓因结构稳定性问题而倒塌。
具有开口截面的构件抗扭能力较弱，扭转变形难以控制。设计和施工不当很容易引发安全事故。因此，现行的钢结构设计标准最终没有包含这部分理论计算也是可以理解的（草案中关于扭转设计有大量的空间征求意见，但在正式草案中被删除）。
但在实际项目中，我们仍然很难完全避免抗扭设计。后面我们会讲到如何进行钢梁的抗扭设计。那么哪些情况会产生不可忽视的钢梁扭转效应呢？我们先来整理一下。
结构布置引起的扭曲
如果钢梁两侧受力不平衡，就会产生扭转，比如以下情况：
施工过程中的扭转
以上分享的三个案例均是施工阶段发生的事故。
施工过程中还需要采取可靠的措施，避免构件出现非设计扭转，而这些在施工过程中往往容易被忽视。为了避免施工过程中出现扭转损坏，还需要考虑不同施工顺序可能引起的钢梁扭转。
不可避免的扭曲悬臂遮阳篷
传统的悬臂式遮阳篷要么从顶部拉动，要么从底部支撑，以避免遮阳篷固定端对结构梁的扭转作用。
但有些人为了追求美观，不希望立面上出现拉杆或斜撑。这就需要设计和施工处理改变力的传递路径，以避免或减少钢梁的扭转。
悬挑柱可用于支撑遮阳篷荷载；内部还可以加钢梁，平衡雨篷梁的弯矩；也可用矩形空心型钢梁来抵抗扭矩。
外部预制外立面
装配式外墙是钢结构建筑常见的外墙施工方式，但如果处理不当，会出现过大的扭转变形。为了避免钢梁扭转，可在结构中设置一些三角形支撑杆，以平衡偏心引起的扭矩。
以上内容总结了容易被忽视的“扭曲”的发生。最终目标是避免或减少这种扭曲。 H型钢梁并非抗扭设计。
了解组件的特性，通过适当的结构，在适当的地方使用适当的组件。这可能是最经济的选择。
那么如果确实需要钢梁抗扭该怎么办呢？设计时可以忽略什么扭矩？我们不能忽视弯曲、剪切和扭转同时作用时的复杂情况。如何计算呢？怎样才能更放松，谈话更清晰？下面我们继续。
作为搞工程的人钢结构应力符号，我们来说说更简单的：关键要素和逻辑关系，可以方便判断和决策。至于这些用方程、公式来分析和计算的事情，就交给编程软件吧。
理解曲折的基础。捻度分类：
这种扭转只会在截面内产生剪应力。
由于约束的存在，相邻截面具有约束变形的能力，会带来附加的正应力和剪应力。
为了总结各种截面类型的适用性，下表为设计人员在进行扭转分析时提供了快速参考，表明在设计和分析过程中应考虑哪些扭转效应。
对于矩形和椭圆形空心截面，封闭的形状和高扭转刚度使圣维南扭转成为主导类型。同时，这些截面的几何特性限制了翘曲变形的发生，翘曲扭矩的影响通常可以忽略不计。
对于薄壁冷弯型材，由于型材较薄、开口以及扭转过程中的翘曲效应钢结构应力符号，圣维南扭矩通常次于翘曲扭矩。在设计和分析此类结构时，需要特别注意翘曲扭矩的影响。
扭转的基本公式
要理解扭转的计算公式，需要理解“剪流”和应力×面积×力臂=力偶。我们以圆为例就更容易理解了。
翘曲的影响
对于H型材，关键是翘曲的影响。由于受到约束，相邻两个截面的翘曲幅度不同，会产生附加的正应力。实心截面可以忽略，但开口的薄壁不能忽略。
上面的分解图给出了H型钢梁在偏心荷载作用下的正应力和剪应力的分量，一目了然。
这是欧洲标准给出的分析方法。如果只看剪应力图，是不是感觉少了点什么？对于这个地方，至今仍有不同的看法。欢迎您与我们聊聊您的意见。
悬臂梁上的扭转
以下是简单力图的示例。悬臂梁承受两种典型载荷：偏心集中载荷和偏心均布载荷。
有整体杆件受力图和截面应力图。如果你比较一下它们，你就会明白同样的事情。
如果从事工程的人对常识有基本的了解，那么对结果的判断很可能不会出现明显的偏差。毕竟，软件技术只会变得越来越先进。
版块选择
偏心载荷对构件承载能力的影响见本表。所有三种类型的横截面积都是相等的。
所以，从上面的对比来看，很明显，想要省钱就尽量不要扭。如果它真的扭曲了，不要害怕。只要计算一下，比较一下是改变布局方案还是改变截面硬配合。然后就可以轻松选择了。
有关扭转的各种参数：圣维南扭转常数 (J)、翘曲惯性矩 (
Iω)、弯矩双力矩(B)、翘曲扭矩(
Mw），各种复杂的公式文中就不一一列出了。
参考：
