北京交通大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、第一章緒論鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):1、輕質(zhì)高強(qiáng)，承載力大2、鋼材材性好，可靠性高3、工業(yè)化程度高4、抗震性能好5、氣密水密性好6、易于銹蝕7、耐熱性好，耐火性差8、綠色環(huán)保無污染鋼結(jié)構(gòu)的適用范圍:1、承受大荷載、動荷載的結(jié)構(gòu)2、大跨度或高度很大的結(jié)構(gòu)3、拼裝式結(jié)構(gòu)或需要移動的結(jié)構(gòu)4、對密封性要求高的結(jié)構(gòu)5、輕型結(jié)構(gòu)6、其他復(fù)雜造型結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)的主要形式:1、大跨度結(jié)構(gòu)2、重型結(jié)構(gòu)3、高聳結(jié)構(gòu)4、多層與高層結(jié)構(gòu)5、密封結(jié)構(gòu)6、活動結(jié)構(gòu)7、輕型結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的： 保證整體結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在充分滿足功能要求的基礎(chǔ)上安全、可靠地工作功能要求:1、安全性:2、適用性:3、耐久性:承受作用，保持穩(wěn)定，不倒塌 工作性

2、能良好，滿足使用要求 隨時間仍能滿足使用要求可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定時間內(nèi)、在規(guī)定條件下完成預(yù)定功能的概率。規(guī)定時間是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限；規(guī)定條件是指正常設(shè)計(jì)、常施工、正常使用和維護(hù)的條件功能的極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)的某一部分超過某一定特定狀態(tài)后，就不能滿足某一規(guī) 定功能要求，則此特定狀態(tài)稱為功能的極限 狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)（狀態(tài)1）:結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或者達(dá)到不適合繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)。如強(qiáng)度、穩(wěn)定、疲勞破壞正常使用極限狀態(tài)（狀態(tài)達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值的狀態(tài)。2）:結(jié)構(gòu)或構(gòu)件（剛度、銹蝕等）包含標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼材的力學(xué)性能：強(qiáng)度、塑性、

3、韌性、冷彎性能、耐久性五項(xiàng)指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服點(diǎn)、冷彎試驗(yàn)、常溫（低溫）沖擊韌性影響鋼材力學(xué)性能的因素：化學(xué)成分、冶金缺陷與軋制過程、鋼材硬化、溫度影響、應(yīng)力狀態(tài)、加載速度鋼材的兩種破壞形式:1、塑性破壞：破壞前構(gòu)件應(yīng)力達(dá)到 fu，變形大、持續(xù)時間較長。特征：破壞斷口參差不齊，色暗，因晶體在剪切之下相互滑移 呈纖維狀2、破壞前變形小，無明顯破壞征兆，構(gòu)件 破壞應(yīng)力小于 fy，均由應(yīng)力集中而引起。特征：破壞斷口平齊,晶粒往往在一個面斷裂而呈光澤的晶粒狀疲勞破壞的定義：鋼材在循環(huán)多次反復(fù)作用下裂紋生成、擴(kuò)展以致斷裂破壞的現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞疲勞破壞的發(fā)生條件:1、受反復(fù)荷載作用2、

4、存在拉應(yīng)力3、應(yīng)力集中程度較高。疲勞破壞的三個階段： 裂紋的形成，裂紋的緩慢發(fā)展和最后迅速斷裂間接承受動載的結(jié)構(gòu)不同連接的剛度：焊接摩擦型鉚釘承疲勞破壞的影響因素:1、應(yīng)力種類壓型普通螺栓連接形式：按被連接件相互幾何位置分為對2、應(yīng)力循環(huán)特征和應(yīng)力幅3、循環(huán)次數(shù)（疲勞壽命）4、應(yīng)力集中接、搭接、頂接（T形、角接） 焊縫形式：對接焊縫、角焊縫焊縫種類和連接形式是不同的概念同一類型的接頭可以用兩種焊縫實(shí)現(xiàn)焊縫質(zhì)量等級:疲勞強(qiáng)度：對于軋制鋼材或非焊接結(jié)構(gòu)， 疲 勞強(qiáng)度與最大應(yīng)力、 應(yīng)力比、循環(huán)次數(shù)和缺口效應(yīng)有關(guān)；而對于焊接結(jié)構(gòu)，疲勞強(qiáng)度與應(yīng)力幅、循環(huán)次數(shù)和缺口效應(yīng)有關(guān) 應(yīng)力幅：一次循環(huán)中最大應(yīng)力與最

5、小應(yīng)力之 三級:外觀檢查，即焊縫實(shí)際尺寸是否符合 設(shè)計(jì)要求；有無看得見的裂紋、咬邊等缺陷。 焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度為基材的 0.85倍二級：外觀基礎(chǔ)上加無損檢驗(yàn)。 超聲波檢驗(yàn)鋼材的靜力強(qiáng)度對疲勞性能無顯著影響。焊縫20%的長度鋼材的選用原則:1、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性一級:超聲波檢驗(yàn)每條焊縫的全長, 焊縫內(nèi)部缺陷以揭示2、荷載情況（靜力荷載，動力荷載）3、連接方法（焊接連接、螺栓連接）4、結(jié)構(gòu)所處的工作條件（環(huán)境溫度，腐蝕 等）5、鋼材的厚度對接焊縫的計(jì)算:1、受軸力作用:N f wTtIwt焊縫計(jì)算長度Iw 有引弧板時取幾何長度I無引弧板時取幾何長度減去焊口影響IwI 2t第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接受剪力作用:V

6、Sw連接按連接方法分類：焊接連接、鉚釘連接、受彎矩作用:IwtMfvW螺栓連接ftw連接按功能分類：受力性連接、綴連性連接、支撐性連接不同連接的使用范圍:焊接:適于靜力結(jié)構(gòu)，對接焊縫適用于承受 各種荷載的永久性結(jié)構(gòu)鉚釘：內(nèi)力較大，承受各種荷載的永久性結(jié)普通螺栓:內(nèi)力較小, 安裝連接次要結(jié)構(gòu)，臨時結(jié)構(gòu),摩擦型高強(qiáng)度螺栓:內(nèi)力較大的永久性結(jié)構(gòu),直接承受動載的結(jié)構(gòu)承壓型高強(qiáng)度螺栓:內(nèi)力較大的永久性結(jié)構(gòu),彎矩、剪力和軸力同時作用：正應(yīng)力和剪應(yīng)力都較大處要使用折算應(yīng)力7 12 3 121.1ftweq側(cè)焊縫：平行受力方向的焊縫稱為側(cè)焊縫， 應(yīng)力性質(zhì)：受剪應(yīng)力作用，塑性好，強(qiáng)度偏 低，約為端焊縫強(qiáng)度的75

7、 %。剪應(yīng)力沿焊縫長度分布不均勻， 兩端大中間小。焊縫越 長，分布越不均勻端焊縫：垂直受力方向的焊縫稱為端焊縫， 應(yīng)力性質(zhì):應(yīng)力狀態(tài)比較復(fù)雜，即非剪應(yīng)力，亦非正應(yīng)力，而是介于二者之間的一種應(yīng)力 有效截面（計(jì)算截面）：直角角焊縫的實(shí)際破壞面很不規(guī)則，計(jì)算中假定沿45。喉部截面破壞，該截面稱為焊縫有效截面焊腳尺寸：指焊跟至焊趾的尺寸 hfhf值不能過大、過?。哼^小的角焊縫將導(dǎo)致焊縫冷卻過快易產(chǎn)生收縮裂紋等缺陷；過大會導(dǎo)致焊縫燒穿較薄的焊件， 增加主體金 屬的翹曲和焊接殘余應(yīng)力1.5 JT hf 1.2t2 t,較厚焊件厚度 t2較薄焊件厚度 但對邊緣施焊的角焊縫要求當(dāng) t 6mm hf t當(dāng) t

8、6mm hf t (1 2)mm具體情況見書殘余應(yīng)力的成因：焊接過程中，局部高溫引 起不均勻加熱，部分區(qū)域出現(xiàn)塑性壓縮，冷卻時，焊縫附近鋼材不能自由收縮，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力 殘余應(yīng)力產(chǎn)生的三個因素: 1、鋼材本身有熱脹冷縮的性質(zhì)，且隨溫度 升高屈服強(qiáng)度降低 2、焊接過程存在不均勻加熱 3、剛才伸縮受到外界或內(nèi)部因素的約束殘余應(yīng)力的分布規(guī)律：1、任意方向的殘余應(yīng)力在任意截面上的積焊縫長度不宜過小，也不能過大：角焊縫的計(jì)算長度不得小于 8h f和40mm，分為零長度過小會使焊件局部加熱嚴(yán)重，且起、 弧坑相距太近，以及可能產(chǎn)生缺陷， 不可靠側(cè)面角焊縫的計(jì)算長度也不宜過大， 荷載的側(cè)面角焊縫計(jì)算長度不得

9、大于使焊縫承受靜2、在垂直焊縫截面上，焊縫截面及熱影響 區(qū)存在殘余拉應(yīng)力，約束區(qū)存在壓應(yīng)力3、平行焊縫截面上，焊接殘余應(yīng)力與施焊 順序相關(guān)，分布復(fù)雜。焊接殘余應(yīng)力的影響：60hf，1、對結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度無影響動荷載下不得大于 40hf，因?yàn)閭?cè)面角焊縫2、降低結(jié)構(gòu)剛度在彈性工作階段沿長度方向受力不均，兩端大而中間小。焊縫長度越長，應(yīng)力集中系數(shù) 越大。如果焊縫長度不是太大，焊縫兩端達(dá) 到屈服強(qiáng)度后，繼續(xù)加載，應(yīng)力會漸趨均勻。 當(dāng)焊縫長度達(dá)到一定的長度后，可能破壞首 先發(fā)生在焊縫兩端。（當(dāng)實(shí)際長度大于以上 數(shù)值時，計(jì)算時不與考慮；當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫 全長分布時，不受上式限制） 僅采用兩條側(cè)焊縫時：3、降低結(jié)

10、構(gòu)穩(wěn)定承載力4、容易使鋼構(gòu)件發(fā)生脆斷5、降低材料疲勞強(qiáng)度 焊接應(yīng)力和變形控制：1、采用合理的焊接次序：跳焊、間斷焊2、焊縫均勻?qū)ΨQ3、焊后校直或給構(gòu)件以一個和焊接變形相反的預(yù)變形4、焊前預(yù)熱、焊后熱處理1、為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件 中應(yīng)力不均，規(guī)范規(guī)定Iw b2、為了避免焊縫橫向收縮時引起板件的拱曲太大，規(guī)范規(guī)定b 16t （較薄焊件厚度）角焊縫的計(jì)算：規(guī)范禁止3條相互垂直的焊縫相交，為什么？ 由于焊縫中存在三向應(yīng)力，阻礙了塑性變形, 在低溫下使裂縫易發(fā)生和發(fā)展， 加速構(gòu)件的 脆性破壞 螺栓的間距要求:2ffw（靜荷載時 f 1.22，動荷載時f 1.0)1、受力要求：垂直受力方向：

11、為了防止螺栓應(yīng)力集中相互 影響、截面削弱過多而降低承載力，螺栓的邊距和端距不能太小螺栓所受剪力與螺栓至形心距離成正比，其順力作用方向：為了防止板件被拉斷或剪壞, 端距不能太小對于受壓構(gòu)件：為防止連接板件發(fā)生鼓曲，中距不能太大。2、構(gòu)造要求:螺栓的邊距和中距不宜太大，以免板件間貼合不密，潮氣侵入腐蝕鋼材。受剪連接破壞形式：1、螺栓桿被剪壞2、孔壁的擠壓破壞3、板件被拉斷4、板件端部被剪壞（拉豁）：端距不小于2do5、 栓桿彎曲破壞：板疊厚度不超過5d前三種通過計(jì)算避免，后兩種通過構(gòu)造解決 單個螺栓的抗剪承載力：螺桿抗剪承載力設(shè)計(jì)值:N：方向與螺栓到形心的連線相垂直拉力、剪力聯(lián)合作用下: 驗(yàn)算螺栓

12、強(qiáng)度：JN1v可V 防止孔壁壓壞：NN：1v n三種螺栓受剪型連接的傳力機(jī)理:普通螺栓依靠螺栓抗剪和孔壁承壓來傳遞外力；摩擦型是依靠被夾緊板束接觸面的摩 擦力傳力，以摩擦力被克服和被連接件的構(gòu) 件發(fā)生相對滑移作為破壞的極限狀態(tài)；承壓型是依靠螺栓受剪和孔壁承壓來傳遞外力， 以螺栓受剪破壞或孔壁承壓破壞作為承載力極限狀態(tài)承壓承載力設(shè)計(jì)值：Nbd2 fbn fv4 t fb L ' V摩擦型螺栓承載力: 抗剪承載力：N：抗拉承載力：Ntbmin單栓承載力：Nmin min抗剪、抗拉承載力:t 在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小承壓型螺栓承載力:厚度普通螺栓群的單栓抗剪承載力的折減：在li 15d

13、o（ do為孔徑）時，要進(jìn)行折減， 因?yàn)槁菟ㄈ涸谳S力的作用下的受剪連接，螺栓群在長度方向各螺栓受力不均勻，兩端大、中間小，當(dāng)li 15do時可不考慮這種不均勻性，當(dāng)l115do時，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，即使內(nèi)力重分布，各個螺栓內(nèi)力也難 以均勻，故要進(jìn)行折減將螺栓承載力乘以折減系數(shù)：li1.10.7(l1 15do)0.7(l1 6odo)扭矩作用下的計(jì)算假定:1、連接板件絕對剛性，螺栓為彈 性體2、扭矩使連接板繞螺栓群形心0轉(zhuǎn)動，各0.9nf0.8 PNv抗剪承載力：2-fvb、N： dNindnv 4t fvbmin抗拉承載力:N：, N：d； fbft4JNtb抗剪、抗拉承載力:同時防

14、止孔壁承壓破壞：Nv2N 1Nt： 11.2*用承壓型高強(qiáng)螺栓連接軸心拉桿時，可否直接承受動載？不能直接承受動荷載,承壓型高強(qiáng)螺栓允許被連接件之間發(fā)生滑動，剪和承壓徑傳遞剪力，能大于所受摩擦力， 產(chǎn)生相對滑移，在動荷 載作用下就存在循環(huán)應(yīng)力，就可能存在疲勞滑動后依靠栓干抗他的允許的外力有可破壞 *摩擦型高強(qiáng)度螺栓本身不存在疲勞破壞問 面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，是某些雙軸對稱截面可能 發(fā)生的失穩(wěn)形式題，原因何在？因?yàn)楦邚?qiáng)摩擦型螺栓之間是摩擦傳遞內(nèi)力， 破壞準(zhǔn)則是克服摩擦力，它的摩擦力是大于 螺栓所受到的外力，螺栓不會產(chǎn)生滑移 就不存在循環(huán)應(yīng)力，也就沒有疲勞破壞， 旦產(chǎn)生滑移高強(qiáng)摩擦性螺栓就算被破壞彎扭失穩(wěn)

15、：單軸對稱截面繞對稱軸屈曲時, 桿件發(fā)生彎曲變形的同時必然伴隨著扭轉(zhuǎn) 理想軸壓桿件的基本假設(shè): 1、截面幾何中心（形心）和物理中心（質(zhì) 心） 始終重合2、桿件軸線（截面形心的連線）筆直第四章 軸心受力構(gòu)件臨界力的求解步驟:3、軸力作用線與桿件軸線始終重合受拉構(gòu)件也需要進(jìn)行剛度驗(yàn)算的原因:避免自重下的撓曲1、令結(jié)構(gòu)偏離初始平衡位置，產(chǎn)生一可能 變形避免動載作用下振動過大 防止運(yùn)輸、安裝過程中偶然碰撞引起桿件2、分析受力情況，作隔離體受力圖3、由平衡條件建立穩(wěn)定分析的特征方程變形解釋概念：壓桿的整體穩(wěn)定性、 壓桿的局部4、由特征方程求解臨界荷載2e穩(wěn)定性、格構(gòu)式壓桿的換算長細(xì)比歐拉臨界應(yīng)力:cr壓

16、桿的整體穩(wěn)定性:軸心受壓桿件維持其原實(shí)際軸心受壓構(gòu)件:有平衡狀態(tài)的能力桿件不可避免的存在初彎曲、初偏心、殘余在外壓力作用下，截面，不能繼續(xù)維持平面平壓桿的局部穩(wěn)定性：的某些部分（板件） 衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，稱為局部失穩(wěn) 格構(gòu)式壓桿的換算長細(xì)比：當(dāng)構(gòu)件繞虛軸發(fā) 生彎曲失穩(wěn)時，因?yàn)榧袅σ杀容^柔弱的綴 材負(fù)擔(dān)，剪切變形較大， 導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生較大 的附加側(cè)向變形，這對構(gòu)件臨界力的降低是 不可忽略的，故用加大的長細(xì)比來代替進(jìn)行 計(jì)算，為換算長細(xì)比實(shí)際軸心壓桿與理想軸心壓桿有哪些區(qū) 應(yīng)力以及材質(zhì)不均勻等初始缺陷, 導(dǎo)致桿件 穩(wěn)定性與理想軸心壓桿有很大區(qū)別。 其中初 彎曲、初偏心稱為幾何缺陷，材質(zhì)不均勻和

17、 殘余應(yīng)力稱為力學(xué)缺陷 殘余應(yīng)力的影響: 殘余應(yīng)力使臨界荷載下降，影響程度與構(gòu)件 截面形狀尺寸、殘余應(yīng)力的分布和大小以及 構(gòu)件屈曲時的彎曲方向等有關(guān) 殘余應(yīng)力對弱軸的影響更大 邊緣纖維屈服準(zhǔn)則:別？邊緣屈服準(zhǔn)則以有初偏心和初彎曲的壓桿1）材料為彈塑性材料，且材質(zhì)不均勻2）存在殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心等缺陷軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)模式： 彎曲失穩(wěn)：只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個 主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€， 是雙軸 對稱截面常見的失穩(wěn)形式 扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)：失穩(wěn)時除桿件的支撐端外，各截 為模型，以截面邊緣應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)為承載 能力的極限狀態(tài)。此種方法應(yīng)用于薄壁構(gòu)件 的穩(wěn)定計(jì)算，原因是薄壁構(gòu)件的板厚很小，C

18、J . . I . .rrrt . i -r L.r i i .i .rr-jrLL-r . i . . i . ； i . . i ” . . t j .不宜考慮截面塑性發(fā)展， 而且殘余應(yīng)力的影 響也比較小。此外，對于格構(gòu)式壓桿對虛軸 的穩(wěn)定計(jì)算，由于塑性不可能深入發(fā)展，因此也按照邊緣屈服準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算最大強(qiáng)度準(zhǔn)則（壓潰準(zhǔn)則）：以有初始缺陷的壓桿為依據(jù)， 考慮塑性深入 截面，以構(gòu)件最后破壞時所能達(dá)到的最大壓 力值作為壓桿的承載能力極限。實(shí)際鋼壓桿 與桿件的長度，邊界條件，外荷載，材料的 強(qiáng)度，長細(xì)比，計(jì)算長度，實(shí)際長度以及構(gòu) 件兩端的約束關(guān)系，回轉(zhuǎn)半徑以及構(gòu)件截面 尺寸等有關(guān)的整體穩(wěn)定承載力的

19、計(jì)算通常采用最大強(qiáng)局部穩(wěn)定的設(shè)計(jì)原則:軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)為什么要按截度準(zhǔn)則面形式和對應(yīng)軸分成四類？同一截面關(guān)于 壓桿發(fā)在發(fā)生整體失穩(wěn)之前，板件不能局部 失穩(wěn)，即要求板件的臨界應(yīng)力不低于構(gòu)件的 臨界應(yīng)力兩個形心主軸的截面類別是否一定相同?由于各種缺陷對不同截面、不同對稱軸的影響不同，所以曲線（柱子曲線），呈相當(dāng)寬的帶狀分布，為減小誤差以及簡化計(jì)算， 規(guī)范在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依截面形式、失穩(wěn)方向、板件厚度、制造加工方式確定給出了四工形截面局部穩(wěn)定的要求:b_fhgtw翼緣:腹板:3010250.1J235/ fy0.5 J235/ fy100為最大長細(xì)比條曲線（四類截面），符合概率既滿足可靠度又滿

20、足經(jīng)濟(jì)的要求其中，軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時可采取以下措施:不一定相同1、增加板件厚度實(shí)際軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的實(shí)用計(jì)算方 法:2、對于H形、工字形和箱形截面，當(dāng)腹板 高厚比不滿足以上規(guī)定時，在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)1、根據(jù)截面形狀和加工方法確定截面分類a,b,c,d計(jì)算截面特性 A，ix，iy根據(jù)計(jì)算長度lox，loy計(jì)算長細(xì)比 度和穩(wěn)定性時，腹板截面取有效截面，即取 腹板計(jì)算高度范圍內(nèi)兩側(cè)各為 20twj235/ fy部分，但計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定系 數(shù)時仍取全截面lox / ix， y loy / i y3、對于H形、工字形和箱形截面腹板高厚按 max x, y查表得穩(wěn)定系數(shù) 比不滿足以上規(guī)定時，也可以設(shè)

21、縱向加勁肋 來加強(qiáng)腹板對于雙軸對稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，y取值不得小于5.07b/t其他注意事項(xiàng):實(shí)腹軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì):基本要求：滿足強(qiáng)度1、無對稱軸截面（單面連接的不等邊角鋼 除剛度整體穩(wěn)定外）不宜用作軸心受壓構(gòu)件2、格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計(jì)算其 繞對稱軸（y軸）的穩(wěn)定性時，不考慮扭轉(zhuǎn) 效應(yīng)，直接用 y查穩(wěn)定系數(shù)3、單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮 強(qiáng)度折減系數(shù)后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響 影響壓桿整體穩(wěn)定承載力的因素：局部穩(wěn)定 截面選擇的基本原則:1、寬肢薄壁：截面面積的分布應(yīng)盡量開展，以增加截面的慣性慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高它的整體穩(wěn)定性和剛度；2、等穩(wěn)定性：使兩個主軸方向的

22、穩(wěn)定系數(shù)（長細(xì)比）大致相等3）、便于與其他構(gòu)件進(jìn)行連接；4、盡可能構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便。 格構(gòu)式軸心壓桿為什么采用換算長細(xì)比驗(yàn) 算繞虛軸的總體穩(wěn)定性？對于格構(gòu)式壓桿，當(dāng)繞曲軸失穩(wěn)時，因肢件之間并不是連續(xù)的板而是每隔一定距離用綴條或綴板聯(lián)系起來。構(gòu)件的剪切變形較大， 剪力造成的附加撓曲影響不能忽略，在格構(gòu)式壓桿的設(shè)計(jì)中，對虛軸失穩(wěn)的計(jì)算，常以 加大長細(xì)比的辦法來考慮剪切變形的影響， 加大以后的長細(xì)比稱為換算長細(xì)比 格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)要求：1、構(gòu)件設(shè)計(jì)一繞實(shí)軸穩(wěn)定性，繞虛軸穩(wěn)定 性2、柱肢設(shè)計(jì)一繞強(qiáng)軸穩(wěn)定性，繞弱軸穩(wěn)定 性3、綴材設(shè)計(jì)一綴條穩(wěn)定性，綴板強(qiáng)度4、綴材連接設(shè)計(jì)一焊縫強(qiáng)度，螺栓強(qiáng)度 綴

23、條柱繞虛軸的換算長細(xì)比：綴條柱：軸力綴板柱：剪力等穩(wěn)定性條件:N1乂ncos也彎矩Ma2Ox y第五章受彎構(gòu)件（梁）Vili梁格布置：簡單梁格：只有主梁，適用于主梁跨度較小或面板規(guī)格較大的情況普通梁格：在主梁間設(shè)次梁，適用于大多 數(shù)的梁格尺寸和情況，應(yīng)用最廣復(fù)式梁格：在主梁間設(shè)縱向次梁， 在縱向 次梁間設(shè)橫向次梁。荷載傳遞層次多，梁格 構(gòu)造復(fù)雜，只適用于荷載大和主梁跨度大的 情況截面形狀系數(shù):定義塑性截面抵抗矩和彈性截面抵抗矩的 比為截面形狀系數(shù)，P Wpn /Wn，其值只Ox取決于截面的幾何形狀而與材料性質(zhì)無關(guān)整個構(gòu)件的橫截面的毛面積A1構(gòu)件截面中垂直于x軸各斜綴條的 毛截面面積之和 綴板柱

24、繞虛軸的換算長細(xì)比: 截面塑性發(fā)展系數(shù)：考慮塑性部分深入截面的系數(shù)，構(gòu)件截面部分進(jìn)入塑性階段后的截面抵抗矩與彈性截 面抵抗矩的比值為什么鋼梁設(shè)計(jì)一般不利用完全塑性的極截面最大剪力：V "Ai匸匚85 V 2351、130x1為單個柱肢繞弱軸的長細(xì)比，焊接時，計(jì)算長度綴板之間的凈距離；當(dāng)綴板用螺栓或鉚釘連接時，計(jì)算長度取綴板邊緣螺栓中心 線之間的距 分肢的計(jì)算：綴條柱：1 0.7 max綴板柱：10.5 max且不大于40 ,當(dāng)max 50時，取 max 50綴材設(shè)計(jì):限彎矩強(qiáng)度，只能部分利用材料塑性，即使梁的工作狀態(tài)處于彈塑性工作階段？1、如塑性變形過分發(fā)展可能使梁的撓度過2、鋼梁的

25、腹板較薄，會有一定的剪應(yīng)力，有時還有局部壓應(yīng)力，故應(yīng)限制塑性彎曲應(yīng) 力的范圍，以免綜合考慮的折算應(yīng)力太大3、過分發(fā)展塑性對鋼梁的整體穩(wěn)定和板件 的局部穩(wěn)定都不利截面塑性發(fā)展系數(shù)取 1.0的兩種情況： 西b 15肄時fytJ fy2、需計(jì)算疲勞時梁的整體失穩(wěn): 橫向荷載作用下，梁在彎矩作用平面內(nèi)彎曲, 當(dāng)荷載增大到一定程度時，梁將突然發(fā)生側(cè) 向彎扭，繼而喪失承載能力，此現(xiàn)象稱為梁 喪失整體穩(wěn)定 失穩(wěn)形態(tài)：彎扭失穩(wěn)；失穩(wěn)原因：受壓翼緣及中性軸以上受壓腹板 內(nèi)的彎曲壓應(yīng)力 自由扭轉(zhuǎn):2、荷載作用點(diǎn)位置，荷載作用點(diǎn)越靠下, 穩(wěn)定性越好 3、荷載類型以及沿梁長的分布情況：對純 彎曲、全跨均布荷載、跨中集

26、中荷載，臨界 彎矩依次增大，即彎矩圖面積越小， 臨界彎 矩越大4、鋼梁跨度，側(cè)向支撐間距5、梁端部支撐條件，支撐約束越大，臨界 彎矩越大梁受扭矩作用時，兩端支承不受限制，非圓 截面可以自由產(chǎn)生翹曲，不受約束 截面上只有剪應(yīng)力和剪應(yīng)變，沒有正應(yīng)力， 沒有彎矩 約束扭轉(zhuǎn):*不需要計(jì)算穩(wěn)定性的受彎構(gòu)件: 1、有剛性鋪板密鋪在梁受壓翼緣上并與其 牢固連接，能阻止梁受壓翼緣側(cè)移2、H形或等截面工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度li和其寬度bi之比滿足規(guī)定非圓截面桿件受扭矩作用時，截面不能自由翹曲，縱向變形受到約束截面上有剪切變形和彎曲變形的數(shù)值時，見教材3、箱型截面梁，其截面尺寸滿足h/bo 6，且 l

27、1/b095 235/ fy 時梁局部失穩(wěn):梁整體穩(wěn)定的計(jì)算:基本假定 1、彎矩作用在最大剛度平面，屈曲時鋼梁 處于彈性階段2、梁端為夾支座（只能繞x軸，y軸轉(zhuǎn)動， 不能繞z軸轉(zhuǎn)動，只能自由撓曲，不能扭轉(zhuǎn)）3、梁變形后，力偶矩與原來的方向平行 （即 小變形）整體穩(wěn)定系數(shù)橫向荷載作用下，梁的受壓翼緣和腹板都可 能因彎曲壓應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用而偏離其 平面位置，出現(xiàn)波形鼓曲，這種現(xiàn)象稱為鋼梁喪失局部穩(wěn)定梁內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力的原因： 1、截面受彎一一上翼緣受壓，腹板有受壓 2、腹板受剪主壓應(yīng)力方向等截面焊接工字形鋼和熱軋H型鋼鋼簡支3、集中荷載一一局部壓應(yīng)力梁:翼緣局部穩(wěn)定：對翼緣自由外伸寬度和厚度2Wxf

28、y工字形截面小于等于13235，彈性設(shè)計(jì)時4320 Ah 235 i"b 2y 4.4h的比值進(jìn)行限定0.6時要使用彈塑性整體穩(wěn)定系數(shù)0.282進(jìn)行計(jì)算 b 1.07 1b*影響鋼梁穩(wěn)定承載力的主要因素： 1、截面剛度（抗扭剛度、側(cè)向抗彎剛度、 翹曲剛度等）可放寬為"嚴(yán)腹板加勁肋的類型和作用:限制加勁肋處板件的側(cè)向位移，約束板件自由翹曲，提高臨界應(yīng)力縱向加勁肋一一避免彎曲壓應(yīng)力失穩(wěn)，設(shè)置在受壓區(qū)17謂時;約束的15件時，受壓翼緣扭均應(yīng)該按計(jì)橫向加勁肋一一避免剪切應(yīng)力失穩(wěn)，設(shè)置在 剪力大區(qū)域支承加勁肋一一避免局部壓應(yīng)力失穩(wěn)，集中力處 腹板加勁肋的布置：1、當(dāng)80 235時，對

29、無局部壓應(yīng)力的twY fy梁可不設(shè)置加勁肋， 對有局部壓應(yīng)力的梁按構(gòu)造配置加勁肋 2、對于受壓翼緣扭轉(zhuǎn)收到約束的梁，當(dāng)80 湮 hoY fytw轉(zhuǎn)未受到801235 h0V fytw算配置橫向加勁肋，加勁肋間距在0.52h 0 之間取值 3、對于受壓翼緣扭轉(zhuǎn)收到約束的梁，當(dāng)170 235時；受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約twV fy束的梁，當(dāng)一150 235時，應(yīng)按照計(jì)算twy f y配置橫向加勁肋和縱向加勁肋用平面內(nèi)構(gòu)件撓度隨壓力的增加而增大，且呈非線性增長，這是由于二階效應(yīng)的影響， 最后達(dá)到偏心壓力的極值點(diǎn)，失去平面內(nèi)穩(wěn) 定，不存在分枝現(xiàn)象4、平面外失穩(wěn)（彎矩作用平面外失穩(wěn)破壞、彎扭失穩(wěn)）：假如構(gòu)件

30、沒有足夠的側(cè)向支撐， 且彎曲作用平面內(nèi)穩(wěn)定性較強(qiáng)。無初始缺陷時，壓力作用下，構(gòu)件只產(chǎn)生彎矩平面內(nèi)的 撓度，當(dāng)壓力增大到某一臨界值之后，構(gòu)件 突然產(chǎn)生彎矩作用平面外的彎曲變形和整 體扭轉(zhuǎn)，發(fā)生彎扭失穩(wěn)，是一種分枝失穩(wěn)。 有初始缺陷壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外失 穩(wěn)為極值失穩(wěn)，無分枝現(xiàn)象5、局部失穩(wěn)破壞： 拉彎及壓彎構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則：邊緣纖維屈服準(zhǔn)則一在構(gòu)件受力最大的 截面上，截面邊緣處的最大應(yīng)力達(dá)到屈服時 即認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了強(qiáng)度極限，此時構(gòu)件在彈 性階段工作全截面屈服準(zhǔn)則一構(gòu)件的最大受力截面的全部受拉和受壓區(qū)的應(yīng)力都達(dá)到屈服，此時，這一截面在拉力（壓力）和彎矩的共同 作用下形成塑性鉸部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則一構(gòu)件的最大受力截4、任何情況下，h0250 235tw V5、梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋面的部分受拉和受壓區(qū)的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn), 至于截面中塑性區(qū)發(fā)展的深度根據(jù)具體情 況給定。此時，構(gòu)件在彈塑性階段工作平面內(nèi)穩(wěn)定的概念：要維持內(nèi)外力平即為壓彎構(gòu)件在彎會沿彎矩作用方向第六章拉彎和壓彎構(gòu)件拉彎（壓彎）構(gòu)件的破壞形式：1、強(qiáng)度破壞：截面的部分或全部應(yīng)力都達(dá) 到甚至超過鋼材屈服點(diǎn)的狀況。2、剛度破壞：指構(gòu)件的撓度（或長細(xì)比） 達(dá)到甚至超過規(guī)范的限值 3、平面內(nèi)失穩(wěn)（彎矩作用平面內(nèi)彎曲失穩(wěn) 破