鋼結(jié)構(gòu)答案版課件

1、1. 鋼結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)和合理應(yīng)用范圍。 特點(diǎn)：（1）鋼材強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)重量輕。（2）材質(zhì)均勻，且塑性韌性好。（3）良好的加工性能和焊接性能。（4）密封性好。（5）鋼材的可重復(fù)使用性。（6）鋼材耐熱但不耐火。（7）耐腐蝕性差。（8）鋼結(jié)構(gòu)的低溫冷脆傾向。（9）可靠性高。（10）抗震抗振動(dòng)性能好。 應(yīng)用范圍：（1）大跨結(jié)構(gòu)。（2）工業(yè)廠房。（3）受動(dòng)力荷載影響的結(jié)構(gòu)。（4）多層和高層建筑。（5）高聳結(jié)構(gòu)（6）可拆卸的結(jié)構(gòu)。（7）容器和其他構(gòu)筑物。（8）輕型鋼結(jié)構(gòu)。（9）鋼和混凝土的組合結(jié)構(gòu)。2. 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：兩種極限狀態(tài)及其內(nèi)容；設(shè)計(jì)表達(dá)式中各分項(xiàng)系數(shù)的意義和取值。 我國規(guī)范規(guī)定，承重結(jié)構(gòu)應(yīng)按下

2、列兩類極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）承載能力極限狀態(tài)。包括：構(gòu)件和連接強(qiáng)度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系和結(jié)構(gòu)傾覆。（2）正常使用極限狀態(tài)。包括：影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動(dòng)，影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括組合結(jié)構(gòu)中混凝土裂縫）。荷載分項(xiàng)系數(shù)S（包括永久、可變荷載分項(xiàng)系數(shù)G、Q）和結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力分項(xiàng)系數(shù)R應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)功能函數(shù)中基本變量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布類型，以及表1.3.2規(guī)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標(biāo)，通過計(jì)算分析，并考慮工程經(jīng)驗(yàn)確定。考慮到施加在結(jié)構(gòu)上的可變荷載往往不止一種，這些荷載不可能同時(shí)達(dá)到各自的最大值

3、，因此，還要根據(jù)組合荷載效應(yīng)分布來確定荷載的組合系數(shù)ci和。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0（1.1、1.0、0.9）3. 鋼材的兩種破壞形式及其主要特點(diǎn)；鋼材的靜力單向拉伸試驗(yàn)：曲線、四個(gè)階段及其特征值；鋼材的理想彈性塑性體的應(yīng)力應(yīng)變曲線。 塑性破壞的主要特征是，破壞前具有較大的塑性變形，常在鋼材表面出現(xiàn)明顯的相互垂直交錯(cuò)的銹跡剝落線。只有當(dāng)構(gòu)件中的應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度后才會(huì)發(fā)生破壞，破壞后的斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。由于塑性破壞前總有較大的塑性變形發(fā)生，且變形持續(xù)時(shí)間較長，容易被發(fā)現(xiàn)和搶修加固，因此不至發(fā)生嚴(yán)重后果。鋼材塑性破壞前的較大塑性變形能力，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力重分布，鋼結(jié)構(gòu)的塑性設(shè)計(jì)就是建立在這

4、種足夠的塑性變形能力上。脆性破壞的主要特征是，破壞前塑性變形很小，或根本沒有塑性變形，而突然迅速斷裂。破壞后的斷口平直，呈有光澤的晶粒狀或有人字紋。由于破壞前沒有任何預(yù)兆，破壞速度又極快，無法察覺和補(bǔ)救，而且一旦發(fā)生常引發(fā)整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞，后果非常嚴(yán)重，因此在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和使用過程中，要特別注意防止這種破壞的發(fā)生。（1）彈性階段，比例極限P。（2）彈塑性階段。（3）塑性階段（屈服階段），屈服點(diǎn)fy。無明顯屈服點(diǎn)時(shí)，名義屈服點(diǎn)或f0.2。（4）強(qiáng)化階段，抗拉強(qiáng)度fu。（5）頸縮階段，斷面收縮率、伸長率。fy（即標(biāo)準(zhǔn)值fk）這前材料為完全彈性體，fy之后則為完全塑性體（忽略應(yīng)變硬化作用），從而

5、將鋼材視為理想的彈塑性材料。4. 鋼材的主要機(jī)械（力學(xué)）性能及其性能指標(biāo)。強(qiáng)度、塑性、冷彎性能、沖擊韌性。5. 影響鋼材力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性、韌性）的主要因素：化學(xué)成分、硬化、溫度、應(yīng)力集中、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。化學(xué)成分不利影響或現(xiàn)象有利影響C隨著含碳量的增加，塑性和沖擊韌性尤其是低溫沖擊韌性下降，冷彎性能、可焊性和抗銹蝕性能也明顯惡化，容易脆斷。隨著含碳量的增加，鋼材的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高。S（有害）會(huì)產(chǎn)生熱脆，降低鋼材的沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、抗銹蝕性能和焊接性能等。非金屬硫化物夾雜經(jīng)熱軋加工后還會(huì)在厚鋼板中形成局部分層現(xiàn)象，在采用焊接連接的節(jié)點(diǎn)中，沿板厚方向承受拉力時(shí)，會(huì)發(fā)生層狀撕裂破壞。P嚴(yán)重地

6、降低鋼的塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能，特別是在溫度較低時(shí)促使鋼材變脆，稱為冷脆。提高鋼的強(qiáng)度和抗銹蝕能力。Mn（有益）對(duì)焊接性能不利，含量不宜過多。提高鋼材強(qiáng)度，消除硫?qū)︿摰臒岽嘤绊?，改善鋼的冷脆傾向，同時(shí)不顯著降低塑性和韌性。Si（有益）過量的硅會(huì)惡化焊接性能和抗銹蝕性能。常與錳共同除氧，生產(chǎn)鎮(zhèn)靜鋼。適量的硅，可以細(xì)化品粒，提高鋼的強(qiáng)度，而對(duì)塑性、韌性、冷彎性能和焊接性能無顯著不良影響。O（有害）與硫相似會(huì)產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象。N與磷類似。采用特殊的合金組分配時(shí)，氮可作為一種合金元素來提高低合金鋼的強(qiáng)度和抗腐蝕性。H（有害）氫脆，在破裂面上常見到白點(diǎn)，稱為氫白點(diǎn)。含碳量較低且硫、磷含量較少的鋼，氫

7、脆敏感性低。鋼的強(qiáng)度等級(jí)越高，對(duì)氫脆越敏感。其他元素釩、鈮、鈦等元素在鋼中形成微細(xì)碳化物，加入適量，能起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用，從而提高鋼材的強(qiáng)度和韌性，又可保持良好的塑性。鋁是強(qiáng)脫氧劑，還能細(xì)化晶粒，可提高鋼的強(qiáng)度和低溫韌性。鉻、鎳是提高鋼材強(qiáng)度的合金元素，用于Q390及以上牌號(hào)的鋼材中，但其含量應(yīng)受限制，以免影響鋼材的其他性能。銅和鉻、鎳、鉬等其他合金元素，可在金屬基體表面形成保護(hù)層，提高鋼對(duì)大氣的抗腐蝕能力，同時(shí)保持鋼材具有良好的焊接性能。鑭、鈰等稀土元素（RE）可提高鋼的抗氧化性，并改善其他性能。時(shí)效硬化（老化）：鋼材強(qiáng)度提高，塑性和韌性下降。冷作硬化（應(yīng)變硬化）：屈服點(diǎn)提高，塑性和韌

8、性降低。應(yīng)變時(shí)效硬化：在高溫下會(huì)快速發(fā)展。當(dāng)溫度升高至約100時(shí)，鋼材的抗拉強(qiáng)度fu、屈服點(diǎn)fy及彈性模量E均有變化?？偟那闆r是強(qiáng)度降低，塑性增大，但數(shù)值不大。然而在250左右時(shí)，fu卻有提高，而塑性和沖擊韌性則下降，出現(xiàn)脆性破壞特征，這種現(xiàn)象稱為“藍(lán)脆”（因表面氧化膜呈現(xiàn)藍(lán)色）。在藍(lán)脆溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱加工，則鋼材易發(fā)生裂紋。當(dāng)溫度超過250-300時(shí)，fy和fu顯著下降，而伸長率卻明顯增大，產(chǎn)生徐變現(xiàn)象。當(dāng)溫度達(dá)600時(shí)，強(qiáng)度接近為零。應(yīng)力集中的程度取決于槽口形狀的變化。若變化越劇烈，則抗拉強(qiáng)度增長越多，而鋼材的塑性降低也越多，脆性破壞的危險(xiǎn)性也越大。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下：zs=x2+y2+z2-

9、(xy+yz+zx)+3(xy2+yz2+zx2)=fy 或者以主應(yīng)力表示為：zs=121-22+2-32+3-12=fy zsfy時(shí)，為塑性狀態(tài)；zs<fy時(shí)，為彈性狀態(tài)。三個(gè)主應(yīng)力1、2、3同號(hào)且差值很小時(shí)，即使各自都遠(yuǎn)超過fy，材料也很難進(jìn)入塑性狀態(tài)，甚至到破壞時(shí)也沒有明顯的塑性變形，呈現(xiàn)脆性破壞。但是當(dāng)有一向?yàn)楫愄?hào)應(yīng)力，且同號(hào)兩個(gè)應(yīng)力相差又很大時(shí)，材料即比較容易進(jìn)入塑性狀態(tài)，破壞呈塑性特征。6. 鋼材疲勞破壞的特征；影響疲勞強(qiáng)度的主要因素；容許應(yīng)力幅設(shè)計(jì)法。鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞是微觀裂紋在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展直到達(dá)到斷裂，故其先決條件是微觀裂紋的形成和裂紋部位的應(yīng)力集中，然后則

10、取決于作用的連續(xù)重復(fù)荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力因素最大應(yīng)力、應(yīng)力幅以及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等。（1）疲勞破壞具有突然性，破壞前沒有明顯的宏觀塑性變形，屬于脆性斷裂。（2）疲勞破壞的斷口與一般脆性斷口不同，可分為三個(gè)區(qū)域：裂紋源、裂紋擴(kuò)展區(qū)和斷裂區(qū)。（3）疲勞對(duì)缺陷（包括缺口、裂紋及組織缺陷等）十分敏感。對(duì)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明：控制焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命最主要的因素是構(gòu)件和連接的構(gòu)造類型和應(yīng)力幅，而與應(yīng)力比無關(guān)。應(yīng)力幅=max-min，是最大拉應(yīng)力與最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的代數(shù)差，即當(dāng)min為壓應(yīng)力時(shí)，應(yīng)取負(fù)值?？汕蟮萌菰S應(yīng)力幅的表達(dá)式為：=(Cn)1/式中，C、均為不同構(gòu)件和連接類別的試驗(yàn)參數(shù)。非焊接部位因不存在

11、焊接殘余應(yīng)力的影響，其疲勞強(qiáng)度除與應(yīng)力幅有關(guān)外，且與最大應(yīng)力max或應(yīng)力比有關(guān)。（1）常幅疲勞計(jì)算將應(yīng)力幅與所需循環(huán)次數(shù)對(duì)應(yīng)的容許應(yīng)力幅進(jìn)行比較，應(yīng)符合下式要求，即。式中：計(jì)算部位的應(yīng)力幅。對(duì)焊接部位為應(yīng)力幅=max-min；對(duì)非焊接部位為應(yīng)力幅=max-0.7min。（2）變幅疲勞計(jì)算由于不同車間內(nèi)的吊車梁在50年設(shè)計(jì)基礎(chǔ)期內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)并不相同，為便于比較，統(tǒng)一按2106循環(huán)次數(shù)計(jì)算出了相應(yīng)的等效應(yīng)力幅e。將變幅應(yīng)力譜中的最大應(yīng)力幅1看成滿負(fù)荷工作的常幅設(shè)計(jì)應(yīng)力幅，則實(shí)際工作的吊車梁的欠載效應(yīng)的等效系數(shù)為：f=e于是重級(jí)工作制吊車梁和重級(jí)、中級(jí)工作制吊車桁架的疲勞可作為常幅疲勞，按下式計(jì)

12、算：f2×106吊2×106循環(huán)次數(shù)n為2106次的容許應(yīng)力幅 f重級(jí)工作制硬鉤吊車1.0重級(jí)工作制軟鉤吊車0.8中級(jí)工作制吊車0.57. 規(guī)范推薦采用的鋼材牌號(hào)及其含義。（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)分為Q195、Q215、Q235和Q275等4種。其中Q235鋼是規(guī)范推薦采用的鋼材，屬于低碳鋼。該牌號(hào)鋼材又根據(jù)化學(xué)成分和沖擊韌性的不同劃分為A、B、C、D共4個(gè)質(zhì)量等級(jí)，質(zhì)量等級(jí)按字母順序由低到高。另外A、B級(jí)鋼分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼或鎮(zhèn)靜鋼，而C級(jí)鋼全為鎮(zhèn)靜鋼，D級(jí)鋼則為特種鎮(zhèn)靜鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值（厚度t16mm，單位為N/mm2）、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)

13、、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分組成。符號(hào)“F”代表沸騰鋼，符號(hào)“Z”和“TZ”分別代表鎮(zhèn)靜鋼和特種鎮(zhèn)靜鋼。在具體標(biāo)注時(shí)“Z”和“TZ”可以省略。（2）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)分為Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690等8種牌號(hào)，其中Q345、Q390和Q420是規(guī)范推薦采用的鋼材，質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D、E共5個(gè)等級(jí)，質(zhì)量等級(jí)按字母順序由低到高，A、B級(jí)為鎮(zhèn)靜鋼，C、D、E級(jí)為特種鎮(zhèn)靜鋼，故這種牌號(hào)可不加脫氧方法的符號(hào)。（3）建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的牌號(hào)分為Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ和Q460GJ等5種牌號(hào)，各強(qiáng)度級(jí)別又分為Z向和非Z向

14、鋼，Z向鋼有Z15、Z25、Z35三個(gè)等級(jí)。各牌號(hào)又按不同沖擊試驗(yàn)要求分為不同質(zhì)量等級(jí)。其中Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ為規(guī)范推薦采用的鋼材。（4）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有兩大類，一類為普通含錳量的鋼，另一類為較高含錳量的鋼，兩類的鋼號(hào)均用兩位數(shù)字表示，它表示鋼中的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，前者數(shù)字后不加Mn，后者數(shù)字后加Mn，如45鋼，表示平均含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素鋼；45Mn鋼，則表示同樣含碳量、但錳的含量也較高的優(yōu)質(zhì)碳素鋼。8. 選擇鋼材應(yīng)考慮的因素；鋼材的保證項(xiàng)；承重結(jié)構(gòu)鋼材的一般選用方法；鋼材的規(guī)格。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、連接方法、工作環(huán)境、應(yīng)力狀態(tài)和鋼材厚

15、度等因素綜合考慮，選用合適牌號(hào)和質(zhì)量等級(jí)的鋼材。一般而言，對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)、重要的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)、采用焊接連接的結(jié)構(gòu)以及處于低溫下工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用質(zhì)量較高的鋼材。對(duì)承受靜力荷載的受拉及受彎的重要焊接構(gòu)件和結(jié)構(gòu)，宜選用較薄的型鋼和板材構(gòu)成；當(dāng)選用的型材或板材的厚度較大時(shí)，宜采用質(zhì)量較高的鋼材，以防鋼材中較大的殘余拉應(yīng)力和缺陷等與外力共同作用形成三向拉應(yīng)力場(chǎng)，引起脆性破壞。承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服強(qiáng)度（通稱3項(xiàng)保證）和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有含碳量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材，還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證（合稱4項(xiàng)保證

16、）。以上規(guī)定是規(guī)范的強(qiáng)制性條文，是承重結(jié)構(gòu)鋼材應(yīng)具有的強(qiáng)度和塑性性能的基本保證和可焊性保證。對(duì)于需要驗(yàn)算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材亦應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。鋼板截面的表示方法為在符號(hào)“”后加“寬度厚度”。熱軋型鋼：角鋼型號(hào)的表示方法為在符號(hào)“”后加 “長邊寬短邊寬厚度”（對(duì)不等邊角鋼），或加“邊長厚度”（對(duì)等邊角鋼）。工字鋼有普通工字鋼、輕型工字鋼和H型鋼三種。普通工字鋼的型號(hào)用符號(hào)“”后加截面高度的厘米數(shù)來表示，20號(hào)以上的工字鋼，又按腹板的厚度不同，分為a、b或a、b、c等類別，例如20a, 表示高度為200mm，腹板厚度為a類的工字鋼。H型鋼與普通工字鋼相比，其翼緣板的內(nèi)外表面平行，便

17、于與其他構(gòu)件連接。H型鋼的基本類型可分為寬翼緣（HW）、中翼緣（HM）及窄翼緣（HN）三類。還可剖分成T型鋼供應(yīng)，代號(hào)分別為TW、TM、TN。H型鋼和相應(yīng)的6 型鋼的型號(hào)分別為代號(hào)后加“高度H寬度B腹板厚度t1翼緣厚度t2”。槽鋼有普通槽鋼和輕型槽鋼兩種。適于作檁條等雙向受彎的構(gòu)件，也可用其組成組合或格構(gòu)式構(gòu)件。槽鋼的型號(hào)與工字鋼相似，例如32a, 指截面高度320mm，腹板較薄的槽鋼。鋼管有無縫鋼管和焊接鋼管兩種。型號(hào)可用代號(hào)“D”后加“外徑d壁厚t”表示，如D1808等。9. 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法；連接（接頭）形式；焊縫形式；焊條選擇。鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接和輕型鋼

18、結(jié)構(gòu)用的緊固件連接。焊縫連接形式按被連接鋼材的相互位置可分為對(duì)接、搭接、T形連接和角部連接四種。這些連接所采用的焊縫主要有對(duì)接焊縫和角焊縫。對(duì)接焊縫按所受力的方向分為正對(duì)接焊縫和斜對(duì)接焊縫。角焊縫可分為正面角焊縫、側(cè)面角焊縫和斜焊縫。焊縫沿長度方向的布置分為連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫二種。焊縫按施焊位置分為平焊、橫焊、立焊及仰焊。手工電弧焊所用焊條應(yīng)與焊件鋼材（或稱主體金屬）相適應(yīng)，例如：對(duì)Q235鋼采用E43型焊條；對(duì)Q345鋼采用E50型焊條；對(duì)Q390鋼和Q420鋼采用E55型焊條。焊條型號(hào)中字母E表示焊條，前兩位數(shù)字為熔敷金屬的最小抗拉強(qiáng)度（單位為kgf/mm2），后邊還有兩位數(shù)字或再附加

19、符號(hào)，用來表示適用焊接位置、電流、以及藥皮類型等。不同鋼種的鋼材相焊接時(shí)，宜采用低組配方案，即宜采用與低強(qiáng)度鋼相適應(yīng)的焊條。10. 對(duì)接焊縫與鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比較；對(duì)接焊縫在軸心力作用下的強(qiáng)度計(jì)算。三級(jí)檢驗(yàn)的焊縫的抗拉強(qiáng)度為母材強(qiáng)度的85%，一、二級(jí)檢驗(yàn)的焊縫的抗拉強(qiáng)度可認(rèn)為與母材相等。只有受拉的三級(jí)焊縫才需要進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)斜焊縫與作用力間的夾角56o（tan1.5）時(shí)，其強(qiáng)度超過母材，可不作計(jì)算。直焊縫：=Nlwtftw或fcw斜焊縫：=Nsinlwtftw=Ncoslwtfvw上述公式中l(wèi)w為焊縫計(jì)算長度；t為連接件的較小厚度，對(duì)T型接頭為腹板厚度；ftw、fcw為對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)

20、計(jì)值。斜焊縫公式中，加引弧板時(shí)，lw=b/sin；不加引弧板時(shí)，lw=b/sin-2t；fvw為對(duì)接焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。11. 角焊縫的構(gòu)造要求：最大、最小焊腳尺寸；最大、最小焊縫計(jì)算長度；搭接連接的構(gòu)造要求。（1）除了直接焊接鋼管結(jié)構(gòu)的焊腳尺寸hf不宜大于支管壁厚的2倍外，hf不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍。板件邊緣角焊縫：hfmax1.2t薄 1.5t厚hft厚 (t6mm)t厚-12mm (t>6mm)自動(dòng)焊熔深大，最小焊腳尺寸可減小1mm，對(duì)T型連接的單面角焊縫，應(yīng)增加1mm。當(dāng)焊件厚度等于或小于4mm時(shí)，則最小焊腳尺寸應(yīng)與焊件厚度相同。（2）側(cè)面角焊縫的計(jì)算長度不宜大于60hf

21、，當(dāng)大于上述數(shù)值時(shí)，其超過部分在計(jì)算中不予考慮。這是因?yàn)閭?cè)焊縫應(yīng)力沿長度分布不均勻，兩端較中間大，且焊縫越長差別越大。當(dāng)焊縫太長時(shí)，雖然仍有因塑性變形產(chǎn)生的內(nèi)力重分布，但兩端應(yīng)力可首先達(dá)到強(qiáng)度極限而破壞。若內(nèi)力沿測(cè)面角焊縫全長分布時(shí)，比如焊接梁翼緣板與腹板的連接焊縫，計(jì)算長度可不受上述限制。（3）角焊縫的最小計(jì)算長度角焊縫的焊腳尺寸大而長度較小時(shí)，焊件的局部加熱嚴(yán)重，焊縫起滅弧所引起的缺陷相距太近，以及焊縫中可能產(chǎn)生的其他缺陷，使焊縫不夠可靠。對(duì)搭接連接的側(cè)面角焊縫而言，如果焊縫長度過小，由于力線彎折大，也會(huì)造成嚴(yán)重應(yīng)力集中。因此，為了使焊縫能夠有一定的承載能力，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，側(cè)面角焊縫或正面

22、角焊縫的計(jì)算長度均不得小于8hf和40mm，考慮到焊縫兩端的缺陷，其實(shí)際焊接長度應(yīng)較前述數(shù)值還要大2hf（單位為mm）。（4）搭接連接的構(gòu)造要求當(dāng)板件端部僅有兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與b/lw有關(guān)。b為兩側(cè)焊縫的距離，lw為側(cè)焊縫長度。當(dāng)b/lw>1時(shí)，連接的承載力隨著b/lw比值的增大而明顯下降。這主要是因應(yīng)力傳遞的過分彎折使構(gòu)件中應(yīng)力分布不均勻造成的。為使連接強(qiáng)度不致過分降低，應(yīng)使每條側(cè)焊縫的長度不宜小于兩側(cè)面角焊縫之間的距離，即b/lw1。兩側(cè)面角焊縫之間的距離b也不宜大于16t（t>12mm）或200mm（t12mm），t為較薄焊件的厚度，以免因焊縫

23、橫向收縮，引起板件發(fā)生較大拱曲。在搭接連接中，當(dāng)僅采用正面角焊縫時(shí)，其搭接長度不得小于焊件較小厚度的5倍，也不得小于25mm，以免焊縫受偏心彎矩影響太大而破壞。桿件端部搭接采用三面圍焊時(shí)，在轉(zhuǎn)角處截面突變，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，如在此處起滅弧，可能出現(xiàn)弧坑或咬肉等缺陷，從而加大應(yīng)力集中的影響。故所有圍焊的轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。對(duì)于非圍焊情況，當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，可連續(xù)地作長度為2hf的繞角焊。桿件與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫宜采用兩面?zhèn)群?，也可用三面圍焊，?duì)角鋼桿件可采用L形圍焊，所有圍焊的轉(zhuǎn)角處也必須連續(xù)施焊。12. 角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)、分布、強(qiáng)度、塑性：側(cè)面角焊縫；正面角焊縫。大量試驗(yàn)結(jié)果表明，側(cè)面

24、角焊縫主要承受剪應(yīng)力。塑性較好，彈性模量低（E=7104N/mm2），強(qiáng)度也較低。傳力線通過側(cè)面角焊縫時(shí)產(chǎn)生彎折，應(yīng)力沿焊縫長度方向的分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。焊縫越長，應(yīng)力分布越不均勻，但在進(jìn)入塑性工作階段時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力重分布，可使應(yīng)力分布的不均勻現(xiàn)象漸趨緩和。正面角焊縫受力較復(fù)雜，截面的各面均存在正應(yīng)力和剪應(yīng)力，焊根處有很大的應(yīng)力集中。這一方面由于力線的彎折，另一方面焊根處正好是兩焊件接觸間隙的端部，相當(dāng)于裂縫的尖端。經(jīng)試驗(yàn)，正面角焊縫的靜力強(qiáng)度高于側(cè)面角焊縫。國內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果表明，相當(dāng)于Q235鋼和E43型焊條焊成的正面角焊縫的平均破壞強(qiáng)度比側(cè)面角焊縫要高出35%以上。低合金鋼的試驗(yàn)

25、結(jié)果也有類似情況。13. 直角角焊縫在各種力單獨(dú)作用及其共同作用下的計(jì)算。只有正面角焊縫受力時(shí)：f=Nhelwfffw只有側(cè)面角焊縫受力時(shí)：f=Nhelwffw14. 受軸心力作用的角鋼與鋼板的連接角焊縫計(jì)算：兩面?zhèn)群?；三面圍焊?只有側(cè)面角焊縫時(shí)按 f=Nhelwffw 計(jì)算。三面圍焊時(shí)：（1）用蓋板的對(duì)接連接1）正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力N=fffwhelw 2）側(cè)面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力f=N-Nhelwffw （2）承受斜向軸心力的角焊縫 1）f=Nsinhelw，f=Ncoshelw 2）(ff)2+f2ffw式中f=1.22，動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中f=1.0。 （3）承受軸力的角鋼端部連接 1）N3=

26、fffwhelw 2）N2=K2N-N32，N1=K1N-N32 3）lw1=N12×0.7hf1ffw，lw2=N22×0.7hf2ffw 4）hf3=N32×0.7lw3fffw，式中l(wèi)w3=b-h0。 （4）當(dāng)存在彎矩M時(shí) 1）f=Nx2helw+6M2helw，f=NyAe=Ny2helw2）(ff)2+f2ffw，式中f=1.22，動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)中f=1.0。對(duì)于工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接，通常只承受彎矩M和剪力V的聯(lián)合作用。由于翼緣的豎向剛度較差，在剪力作用下，如果沒有腹板焊縫存在，翼緣將發(fā)生明顯撓曲。這就說明，翼緣板的抗剪能力極差。因此，計(jì)

27、算時(shí)通常假設(shè)腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩則由全部焊縫承受。f1=MIwh12fffw式中，M為全部焊縫所承受的彎矩；Iw為全部焊縫有效截面對(duì)中性軸的慣性矩；h1為上下翼緣焊縫有效截面最外纖維之間的距離。f2=MIwh22f=V(he2lw2)式中，(he2lw2)為腹板焊縫有效截面積之和；h2為腹板焊縫的實(shí)際長度。則腹板焊縫2的端點(diǎn)應(yīng)按下式驗(yàn)算強(qiáng)度：(f2f)2+f2ffw工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣角焊縫的連接的另一種計(jì)算方法是使焊縫傳遞應(yīng)力與母材所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)，即假設(shè)腹板焊縫只承受剪力；翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，并將彎矩M化為一對(duì)水平力H=M/h1。則翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：f=Hhe1lw1

28、fffw腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算式為：f=V2he2lw2ffw式中，he1lw1為一個(gè)翼緣上角焊縫的有效截面積之和；2he2lw2為兩條腹板焊縫的有效截面積。15. 焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形：產(chǎn)生原因；對(duì)結(jié)構(gòu)工作的影響。由于不均勻的溫度場(chǎng)，導(dǎo)致焊件不均勻的膨脹和收縮，從而使焊件內(nèi)部殘存應(yīng)力并引起變形。焊接殘余應(yīng)力按其方向可分為縱向殘余應(yīng)力、橫向殘余應(yīng)力和厚度方向殘余應(yīng)力三種。焊接殘余變形的主要形式有縱向和橫向收縮、彎曲變形、角變形和扭曲變形等。焊接應(yīng)力的影響：（1）對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響：有焊接應(yīng)力構(gòu)件的承載能力和沒有殘余應(yīng)力時(shí)相同。（2）對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響：構(gòu)件焊接應(yīng)力會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度，降低壓桿穩(wěn)

29、定承載力。（3）對(duì)低溫冷脆的影響：在低溫情況下，更易形成冷脆斷裂。（4）對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響：產(chǎn)生阻礙塑性變形的殘余應(yīng)力，材料變脆，裂紋容易產(chǎn)生和開展，疲勞強(qiáng)度也因而降低。焊接變形的影響：不但影響結(jié)構(gòu)的尺寸和外形的美觀，而且降低結(jié)構(gòu)的承載能力，引起事故。16. 螺栓的種類；螺栓對(duì)栓孔的要求；螺栓排列最大、最小間距的依據(jù)；螺栓連接的其他構(gòu)造要求。普通螺栓，分A、B、C三級(jí)。A、B級(jí)為精制螺栓，類孔，設(shè)計(jì)孔徑與螺栓桿徑應(yīng)相等。C級(jí)為粗制螺栓，類孔，螺栓孔的直徑比螺栓桿的直徑大1.53mm。高強(qiáng)度螺栓，分為摩擦型（大1.52.0mm）、承壓型（大1.01.5mm）（1）受力要求：在受力方向螺栓的端距過小

30、時(shí)，鋼材有剪斷或撕裂的可能。各排螺栓距和線距太小時(shí)，構(gòu)件有沿折線或直線破壞的可能。對(duì)受壓構(gòu)件，當(dāng)沿作用方向螺栓距過大時(shí)，被連板間易發(fā)生鼓曲和張口現(xiàn)象。（2）構(gòu)造要求：螺栓的中矩及邊距不宜過大，否則鋼板間不能緊密貼合，潮氣侵入縫隙使鋼材銹蝕。（3）施工要求：要保證一定的空間，便于轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓板手?jǐn)Q緊螺帽。17. 普通螺栓、高強(qiáng)度螺栓摩擦型抗剪連接的受力工作性能、極限狀態(tài)和承載力設(shè)計(jì)值。（1）摩擦傳力的彈性階段，01。（2）滑移階段，12。（3）栓桿傳力階段，23。（4）彈塑性階段，34。曲線的最高點(diǎn)即連接的極限承載力。高強(qiáng)度螺栓由于預(yù)拉力高，由右圖的曲線可見，其上升斜直線段比普通螺栓要高得多，它表明

31、連接彈性性能好，在相對(duì)滑移前承載能力高，且剪切變形小，耐疲勞。摩擦型連接受剪高強(qiáng)度螺栓即以摩擦阻力剛被克服、連接即將產(chǎn)生相對(duì)滑移作為承載能力的極限狀態(tài)，即到圖中1點(diǎn)。普通螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值：Nvb=nvd24fvb高強(qiáng)度螺栓摩擦型抗剪連接：Nvb=0.9nfP18. 普通螺栓抗剪連接的破壞形式及其防止破壞方法。受剪螺栓連接達(dá)到極限承載力時(shí)，可能的破壞形式有：1）當(dāng)栓桿直徑較小，板件較厚時(shí)，栓桿可能先被剪斷；2）當(dāng)栓桿直徑較大，板件較薄時(shí)，板件可能先被擠壞，由于栓桿和板件的擠壓是相對(duì)的，故也可把這種破壞叫做螺栓承壓破壞；3）端距l(xiāng)1太小，端距范圍內(nèi)的板件有可能被栓桿沖剪破壞；4）板件可能因螺栓

32、孔削弱太多而被拉斷。5）螺栓桿發(fā)生彎曲破壞。上述第3種破壞形式由螺栓端距l(xiāng)12d0來保證；第4種破壞屬于構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算來保證；一般情況下，被連接板件總厚度小于5倍螺栓直徑時(shí)，第5種破壞形式可以避免。因此，普通螺栓的受剪連接只考慮1、2兩種破壞形式。19. 普通螺栓、高強(qiáng)度螺栓摩擦型抗剪連接、抗拉連接、抗拉剪連接的計(jì)算。（1）普通螺栓：受剪承載力設(shè)計(jì)值：Nvb=nvd24fvb承壓承載力設(shè)計(jì)值：Ncb=dtfcb式中，nv為受剪面數(shù)目；d為螺栓桿直徑；t為在不同受力方向中，同一個(gè)受力方向承壓構(gòu)件總厚度的較小值；fvb、fcb分別為螺栓的抗剪和承壓強(qiáng)度。當(dāng)連接長度l115d0（d0為螺孔直徑）時(shí)，

33、即所需螺栓數(shù)n為：n=NNminb式中，Nminb為一個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值與承壓承載力設(shè)計(jì)值的較小值。當(dāng)連接長度l1>15d0時(shí)，承載力設(shè)計(jì)值需乘以折減系數(shù)：=1.1-l1150d00.7則對(duì)長連接，所需抗剪螺栓數(shù)為：n=NNminb假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均勻分布，因此單個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為：Ntb=Aeftb=de24ftb當(dāng)外力N通過螺栓群形心時(shí)，假定每個(gè)螺栓所受的拉力相等，因此連接所需的螺栓數(shù)目為：n=NNtb當(dāng)螺栓群小偏心受拉時(shí)，中和軸應(yīng)取在螺栓群的形心軸O處，螺栓內(nèi)力按三角形分布（上部螺栓受拉，下部螺栓受壓），即每個(gè)螺栓i所受拉力或壓力NiM的大小與該螺栓至中和軸

34、的距離yi成正比，即：Nmax=N/n+Ney1/yi2NtbNmin=N/n-Ney1/yi20中和軸假定在（彎矩指向一側(cè)）最外一排螺栓的位置。當(dāng)螺栓群大偏心受拉時(shí)，即e>=yi2/(ny1)時(shí)，在端板底部將出現(xiàn)受壓區(qū)，偏安全取中和軸位于最下排螺栓O處，則：Ni=Neyi/yi2N1=Ne'y'1/yi2Ntb同時(shí)受拉剪作用時(shí)，需同時(shí)滿足：(NvNvb)2+(NtNtb)21NvNcb式中Nv、Nt為一個(gè)螺栓所承受的剪力和拉力設(shè)計(jì)值；Nvb、Ntb為一個(gè)螺栓的螺桿抗剪和抗拉承載力設(shè)計(jì)值；Ncb為一個(gè)螺栓的孔壁承壓承載力設(shè)計(jì)值。（2）高強(qiáng)度螺栓摩擦型所需螺栓數(shù)目：nNNm

35、inb，式中Nminb是相應(yīng)連接類型的單個(gè)高強(qiáng)度螺栓受剪承載力的最小值。 nNNtb，式中Ntb為在桿軸方向受拉力時(shí)，一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值。受剪：Nvb=0.9nfP受拉：Ntb=0.8P偏心受拉時(shí)最大拉力及其驗(yàn)算式為：N1=Nn+Neyi2y1Ntb受剪拉聯(lián)合作用時(shí)：NvNvb+NtNtb120. 梁的強(qiáng)度計(jì)算：抗彎、抗剪、局部承壓、折算應(yīng)力；梁的剛度要求。梁抗彎強(qiáng)度應(yīng)滿足：MxxWnxfyR=f式中，R為材料抗力分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)Q235鋼取1.087，對(duì)Q345、Q390、Q420鋼取1.111。對(duì)雙向受彎的梁，其強(qiáng)度應(yīng)滿足：MxxWnx+MyyWnyf式中My、Wny、y分別為作用在

36、截面上繞y軸的彎矩、繞y軸的凈截面模量和相應(yīng)的塑性發(fā)展系數(shù)。的取值為：（1）對(duì)有平翼緣板的一側(cè)取1.05；（2）對(duì)無翼緣板的一側(cè)取1.20；（3）對(duì)圓管邊緣取1.15；（4）對(duì)格構(gòu)式構(gòu)件的虛軸取1.0。實(shí)腹梁截面上的剪應(yīng)力為：=VySxIxtw，maxfv式中，Vy為計(jì)算截面y軸主平面內(nèi)的剪力；Sx為計(jì)算剪應(yīng)力處以上（或以下）截面對(duì)中和軸x軸的面積矩；Ix為繞x軸的毛截面慣性矩；tw為計(jì)算點(diǎn)處板件的厚度。腹板邊緣的局部壓應(yīng)力計(jì)算公式：c=Ftwlzf式中，F(xiàn)集中荷載，對(duì)動(dòng)力荷載應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)； 集中荷載增大系數(shù)，對(duì)重級(jí)工作制吊車梁，=1.35；其他梁及支座處=1.0。 lz集中荷載在腹板計(jì)算高

37、度上邊緣的假定分布長度，按下式計(jì)算：跨中集中荷載：lz=a+5hy+2hR梁端支反力處：lz=a+2.5hy+b式中，a為集中荷載沿梁跨度方向的支承長度，對(duì)鋼軌上的輪壓可取為50mm；hy為自梁頂面至腹板計(jì)算高度上邊緣的距離；hR為軌道的高度，對(duì)梁頂無軌道的梁hR=0；b為梁端到支座板外邊緣距離，如果b 大于2.5hy，取2.5hy；f為鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。梁在設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)點(diǎn)處的折算應(yīng)力z應(yīng)滿足：z=2+c2-c+321f式中，、c為腹板計(jì)算高度邊緣同一點(diǎn)上同時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，和c以拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。、c分別按公式=VySxIxtw、c=Ftwlz計(jì)算，按下式計(jì)算：=M

38、xIny1式中，In為梁凈截面慣性矩；y1為所計(jì)算點(diǎn)至梁中和軸的距離；1為計(jì)算折算應(yīng)力時(shí)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，考慮到梁的某一截面處腹板邊緣的折算應(yīng)力達(dá)屈服時(shí)，僅限于局部，所以設(shè)計(jì)強(qiáng)度予以提高；同時(shí)也考慮到異號(hào)應(yīng)力場(chǎng)將增加鋼材的塑性性能，因而1可取得大一些；故當(dāng)和c異號(hào)時(shí)，取1=1.2；當(dāng)和c同號(hào)或 c=0時(shí)，取1=1.1。21. 梁喪失整體穩(wěn)定的現(xiàn)象、原因和實(shí)質(zhì)；影響梁整體穩(wěn)定承載力的因素；提高梁整體穩(wěn)定承載力的措施。（1）梁在偶然的很小側(cè)向干擾力作用下，會(huì)實(shí)然向剛度較小的側(cè)向彎曲，并伴隨扭轉(zhuǎn)。此時(shí)若除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也不再消失。若彎矩再略增加，則彎扭變形將迅速增大，梁也隨之失去承重

39、能力，這種現(xiàn)象稱為梁喪失整體穩(wěn)定。因此梁的失穩(wěn)是從穩(wěn)定平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定平衡狀態(tài)，并產(chǎn)生側(cè)向彎扭屈曲。兩種平衡狀態(tài)過渡時(shí)梁所能承受的最大彎矩和截面的最大彎曲壓應(yīng)力稱為臨界彎矩Mcr和臨界應(yīng)力cr。（2）影響梁整體穩(wěn)定的因素從以上分析可以看出截面的側(cè)向抗彎剛度EIy、抗扭剛度GIt和翹曲剛度EI越大，臨界彎矩越高；梁兩端的支承條件對(duì)臨界彎矩也有不可忽視的影響，約束程度越高，臨界彎矩越高；構(gòu)件側(cè)向支承點(diǎn)間的距離l1越小，臨界彎矩越大；梁的整體失穩(wěn)是由受壓翼緣側(cè)向失穩(wěn)引起，受壓翼緣寬大的截面，臨界彎矩高一些。此外，荷載的種類和作用位置對(duì)臨界彎矩也有不可忽視的影響，彎矩圖飽滿的構(gòu)件，臨界彎矩低些；荷

40、載作用的位置越高對(duì)梁的整體穩(wěn)定也越不利。（3）增強(qiáng)梁整體穩(wěn)定的措施從影響梁整體穩(wěn)定的因素來看可以采用以下辦法增強(qiáng)梁的整體穩(wěn)定性：1）增大梁截面尺寸，其中增大受壓翼緣的寬度是最為有效的；2）增加側(cè)向支撐系統(tǒng)，減小構(gòu)件側(cè)向支承點(diǎn)間的距離l1，側(cè)向支撐應(yīng)設(shè)在受壓翼緣處，按第6章的方法將受壓翼緣視為軸心壓桿計(jì)算支撐所受的力。3）當(dāng)梁跨內(nèi)無法增設(shè)側(cè)向支撐時(shí)，宜采用閉合箱形截面，因其Iy、It和I均較開口截面的大。4）增加梁兩端的約束提高其穩(wěn)定承載力。在公式（4.4.14）、（4.4.19）中我們認(rèn)為支座是夾支支座，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們必須采取措施使梁端不能發(fā)生扭轉(zhuǎn)。在以上措施中沒有提到荷載種類和荷載作

41、用位置，這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中它們一般并不取決于設(shè)計(jì)者。22. 梁整體穩(wěn)定的計(jì)算：計(jì)算公式；穩(wěn)定系數(shù)公式中各符號(hào)的意義和取值方法；彈塑性階段的穩(wěn)定系數(shù)；不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定的條件。（1）計(jì)算公式：1）在最大剛度主平面內(nèi)單向受彎的梁：=MxWxcrR=crfyfyR=bf 或MxbWxf式中，b=crfy=McrMy 梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)； Mx繞強(qiáng)軸（x軸）作用的最大彎矩； Wx按受壓纖維確定對(duì)x軸梁毛截面模量。2）在兩個(gè)主平面內(nèi)受彎的H型鋼截面或工字形截面梁：MxbWx+MyyWyf式中，My繞弱軸（y軸）作用的彎矩； Wy按受壓纖維確定對(duì)y軸梁毛截面模量。3）單軸對(duì)稱工字形截面：b=b4320y2Ah

42、Wx1+yt14.4h2+b235fy式中，b=b/b等效臨界彎矩系數(shù)； b截面不對(duì)稱影響系數(shù)： 對(duì)雙軸對(duì)稱工字形截面和H型鋼，b=0； 對(duì)單軸對(duì)稱工字開截面，b=0.82b-1 加強(qiáng)受壓翼緣2b-1 加強(qiáng)受拉翼緣 式中，b=I1/(I1+I2)，I1、I2分別是受壓翼緣和受拉翼緣對(duì)y軸的慣性矩。 y梁在側(cè)向支承點(diǎn)間繞y軸的長細(xì)比，y=l1/ly，ly為梁毛截面對(duì)y軸的回轉(zhuǎn)半徑； A梁的毛截面面積； t1受壓翼緣的厚度。當(dāng)b>0.6時(shí)梁已進(jìn)入彈塑性階段，應(yīng)采用下式對(duì)b進(jìn)行修正，用'b代替b。0.6<'b=1.07-0.282b1.0（2）在以下情況梁的整體穩(wěn)定不需驗(yàn)

43、算：1）當(dāng)有鋪板（各種鋼筋混凝土板和鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止梁的受壓翼緣側(cè)向位移時(shí)。2）前面已經(jīng)提到影響鋼梁整體穩(wěn)定性的主要因素是受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)的間距l(xiāng)1和受壓翼緣的平面內(nèi)剛度，因此主要取決于l1和b1。經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，對(duì)于H型鋼截面或工字形截面簡支梁當(dāng)l1/b1滿足表4.4.3要求時(shí)可不驗(yàn)算整體穩(wěn)定，因?yàn)榇藭r(shí)的'b已大于1。3）重型吊車梁和鍋爐構(gòu)架大板梁有時(shí)采用箱形截面（圖4.4.5），這種截面抗扭剛度大，只要截面尺寸滿足h/b06，l1/b195(235/fy)就不會(huì)喪失整體穩(wěn)定。表4.4.3 H型鋼或工字形截面簡支梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定的最大l1/b1值鋼號(hào)

44、跨中無側(cè)向支承點(diǎn)的梁跨中受壓翼緣有側(cè)向支承點(diǎn)的梁，無論荷載作用于何處荷載作用于上翼緣荷載作用于下翼緣Q23513.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.023. 單向彎曲型鋼梁的設(shè)計(jì)方法：截面選擇；截面驗(yàn)算。（1）根據(jù)梁的荷載、跨度和支承情況，計(jì)算梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值Mmax，并按所選的鋼號(hào)確定抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f。（2）按抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定性要求計(jì)算型鋼需要的截面模量：Wnx=Mxxf然后在型鋼規(guī)格表中選擇截面模量接近Wnx的型鋼作為試選截面。（3）截面驗(yàn)算：1）強(qiáng)度：抗彎強(qiáng)度。抗剪強(qiáng)度。局部承壓強(qiáng)度。由于型鋼梁的腹板較厚，故

45、一般均能滿足抗剪強(qiáng)度和局部承壓強(qiáng)度的要求，因此，若在最大剪力處截面無太大削弱，一般均可不作驗(yàn)算。折算應(yīng)力亦可不作驗(yàn)算。2）整體穩(wěn)定。若沒有能夠阻止梁受壓翼緣側(cè)向位移的密鋪鋪板和支承時(shí)，計(jì)算整體穩(wěn)定性。3）剛度計(jì)算。24. 焊接工字形截面組合梁的設(shè)計(jì)方法：截面選擇的內(nèi)容；確定截面各主要尺寸需考慮的因素；截面驗(yàn)算。（1）梁高估算。梁的截面高度h應(yīng)根據(jù)建筑設(shè)計(jì)容許的最大高度、剛度要求的最小高度和用鋼經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)高度三方面條件確定。（2）腹板尺寸。腹板厚度應(yīng)滿足下式抗剪強(qiáng)度要求。tw1.2Vmaxhwfv 為滿足構(gòu)造要求和局部穩(wěn)定，常按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算：tw=hw3.5（3）翼緣尺寸。由Wnx=Mxxf

46、 求得需要的凈截面模量，則整個(gè)截面需要的慣性矩為：Ix=Wnxh2由于腹板尺寸已確定，其慣性矩為：Iw=112twh03則翼緣需要的慣性矩為：It=Ix-Iw2bt(h0/2)2由上式得：bt=2(Ix-Iw)h02翼緣寬度b或厚度t只要定出一個(gè)，就能確定另一個(gè)。b通常取(1/31/5)h，同時(shí)為保證局部穩(wěn)定b/tb/30fy/235，如果截面考慮發(fā)展部分塑性則b/tb/26fy/235。選擇b和t時(shí)要符合鋼板規(guī)格尺寸，一般b取10mm的倍數(shù)，t取2mm的倍數(shù)，且不小于8mm。根據(jù)試選截面，計(jì)算截面各種幾何特性，然后進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算。驗(yàn)算方法與型鋼梁相似，可按有關(guān)公式進(jìn)行。局部穩(wěn)定

47、（腹板加勁肋的配置）計(jì)算。25. 組合梁腹板加勁肋的配置原則（規(guī)定）；各種原則（規(guī)定）的依據(jù)；加勁肋有哪幾種，它們各自有什么作用；腹板考慮屈曲后強(qiáng)度的基本概念；受壓翼緣的寬厚比限值；支承加勁肋的設(shè)計(jì)計(jì)算。（1）參考各種應(yīng)力單獨(dú)作用時(shí)的臨界高厚比，以及考慮同時(shí)可能還有其他應(yīng)力的作用，規(guī)范規(guī)定：1）當(dāng)h0/tw80235fy時(shí)，c=0腹板局部穩(wěn)定能夠保證，不必配置加勁肋；對(duì)吊車梁及類似構(gòu)件（c0），應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋，其間距不大于2h0。2）當(dāng)h0/tw>80235fy時(shí)，應(yīng)配置橫向加勁肋，用來防止因剪應(yīng)力產(chǎn)生的屈曲。3）當(dāng)h0/tw>170235fy（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束，如連有

48、剛性鋪板或焊有鐵軌時(shí)）或h0/tw>150235fy（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)），或按計(jì)算需要時(shí)，除配置橫向加勁肋外，還應(yīng)在彎矩較大的受壓區(qū)配置縱向加勁肋，用來防止因彎曲壓應(yīng)力產(chǎn)生的屈曲。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時(shí)尚應(yīng)在受壓區(qū)配置短加勁肋。任何情況下（包括考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的設(shè)計(jì)）h0/tw均不宜超過250235fy，以免高厚比過大時(shí)產(chǎn)生焊接翹曲變形。在本條中的h0為腹板的計(jì)算高度，對(duì)單軸對(duì)稱梁，h0應(yīng)取為腹板受壓區(qū)高度hc的2倍。對(duì)雙軸對(duì)稱截面，2hc=h0。4）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。當(dāng)腹板高厚比h0/tw85235fy時(shí)，腹板在剪應(yīng)力作用下不會(huì)失

49、穩(wěn)；當(dāng)h0/tw177235fy（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí)）或h0/tw80235fy（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)），在彎曲壓應(yīng)力作用下不會(huì)失穩(wěn)；當(dāng)h0/tw84235fy時(shí)，在局部壓應(yīng)力c作用下不會(huì)失穩(wěn)。也可以說，當(dāng)h0/tw84235fy時(shí)，在三種應(yīng)力的單獨(dú)作用下腹板均不會(huì)喪失局部穩(wěn)定。（2）根據(jù)腹板高厚比h0/tw的比值，采取配置加勁肋是保證腹板局部穩(wěn)定的最有效方法。具體做法是根據(jù)腹板在各種應(yīng)力作用下的屈曲特征，在相應(yīng)的凹凸變形部位，設(shè)置橫向加勁肋或縱向加勁肋、短加勁肋以及支承加勁肋（實(shí)際是承受固定集中荷載或支座反力的橫向加勁肋）等。（3）腹板屈曲后有繼續(xù)承載更大的荷載的能力，利用腹板屈曲后

50、強(qiáng)度的梁，其腹板高厚比可放寬至250都不需設(shè)置縱向加勁肋。規(guī)范推薦將其用于承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的組合梁。對(duì)吊車梁等直接承受動(dòng)力荷載的梁，由于腹板反復(fù)屈曲可能引起腹板邊緣產(chǎn)生疲勞裂紋，且有關(guān)資料還不充分，故暫不采用，即仍需按上一節(jié)內(nèi)容配置腹板加勁肋并驗(yàn)算局部穩(wěn)定。（4）梁寬度b與其厚度t之比的限值為（塑性設(shè)計(jì)）：bt13235fy如梁按彈性設(shè)計(jì)時(shí)可放寬至：bt15235fy（5）支承加勁肋的設(shè)計(jì)：外伸長度：bsh030+40mm厚度：tsbs151）腹板平面外的穩(wěn)定性：取軸心受壓構(gòu)件截面為加勁肋和加勁肋每側(cè)15tw235/fy范圍的腹板，在梁端不若不中此數(shù)時(shí)，可取實(shí)際長度。計(jì)算長度取腹

51、板高度h0。由于在腹板平面內(nèi)不可能失穩(wěn)，故僅按下面公式計(jì)算其在腹板平面外的穩(wěn)定性：NAf式中，N集中荷載或支座反力； 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，由z=l0/iz確定，iz=Iz/A繞腹板z軸的回轉(zhuǎn)半徑。2）端面承壓強(qiáng)度：當(dāng)支承加勁肋的端部為刨平頂緊時(shí)，應(yīng)按所承受的支座反力面承壓應(yīng)力：=NAcefce式中，Ace端面承壓面積，即支承加勁肋與翼緣或突緣式加勁板與柱頂?shù)慕佑|面積； fce鋼材端面承壓（刨平頂緊）強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。當(dāng)支承加勁肋的端部為焊接時(shí)，應(yīng)計(jì)算焊縫強(qiáng)度。3）支承加勁肋與腹板的連接焊縫：按承受的支座反力或集中荷載進(jìn)行計(jì)算，并假定應(yīng)力沿焊縫全長均勻分布。26. 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算；軸心受力

52、構(gòu)件的剛度要求。對(duì)無孔洞等削弱的軸心受力構(gòu)件，以全截面平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)，應(yīng)按下式進(jìn)行毛截面強(qiáng)度計(jì)算：=NAf式中，N為構(gòu)件的軸心力設(shè)計(jì)值；f為鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；A為構(gòu)件的毛截面面積。對(duì)有孔洞等削弱的軸心受力構(gòu)件，在孔洞處截面上的應(yīng)力分布是不均勻的，靠近孔邊處將產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。對(duì)這種受拉構(gòu)件，其承載能力極限狀態(tài)要分兩種情況考慮：（1）毛截面屈服。計(jì)算同上。（2）凈截面拉斷。因此按下式進(jìn)行凈截面強(qiáng)度計(jì)算：=NAnf式中，An為構(gòu)件的凈截面面積。對(duì)有螺紋的拉桿，An取螺紋處的有效截面面積。當(dāng)軸心受力構(gòu)件采用普通螺栓（或鉚釘）連接時(shí)，若螺栓（或鉚釘）為并列布置（圖

53、6.2.2a），An按最危險(xiǎn)的正交截面（-截面）計(jì)算；若螺栓錯(cuò)列布置（圖6.2.2b），構(gòu)件既可能沿正交截面-破壞，也可能沿齒狀截面-或-破壞。截面-或-的毛截面長度較大但孔洞較多，其凈截面面積不一定比截面-的凈截面面積大。An應(yīng)取-、-或-截面的較小面積計(jì)算。對(duì)于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，可以認(rèn)為連接傳力所依靠的摩擦力均勻分布于螺孔四周，故在孔前接觸面已傳遞一半的力（圖6.2.3）。因此，最外列螺栓處危險(xiǎn)截面的凈截面強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：=N'Anf式中，N'=N(1-0.5n1/n)；n為連接一側(cè)的高強(qiáng)度螺栓總數(shù)；n1為計(jì)算截面（最外列螺栓處）上的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目；0.5為孔前

54、傳力系數(shù)。對(duì)于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，除按上式驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度外，還應(yīng)驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度。軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算應(yīng)滿足：=l0i式中，構(gòu)件最不利方向的細(xì)長比，一般為兩主軸方向長細(xì)比的較大值； l0相應(yīng)方向的構(gòu)件計(jì)算長度，按各類構(gòu)件的規(guī)定取值； I相應(yīng)方向的截面回轉(zhuǎn)半徑； 受拉構(gòu)件或受壓構(gòu)件的容許細(xì)長比。27. 軸心受壓的失穩(wěn)（屈曲）形式及其與構(gòu)件截面形式的關(guān)系；影響軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力的因素。屈曲變形分為彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲三種形式。對(duì)于一般雙軸對(duì)稱截面的軸心壓桿，其屈曲形式一般為彎曲屈曲，只有某些特殊截面如薄壁十字形截面，在一定條件下才可能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)屈曲。單軸對(duì)稱截面如角鋼、槽鋼和T形鋼或雙板T形截面等，因其截面只有一個(gè)對(duì)稱軸，截面的形心O和剪切中心S不重合，故當(dāng)桿件繞截面的對(duì)稱軸彎曲的同時(shí)，必然會(huì)伴隨扭轉(zhuǎn)變形，產(chǎn)生彎扭屈曲