鋼結(jié)構(gòu)考前輔導(dǎo)

鋼結(jié)構(gòu)考前輔導(dǎo)HTTP://DLS.ZZU.EDU.CN鄭州大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院第一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五學(xué)習(xí)的目的和要求：了解鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和適用范圍、掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中采用的設(shè)計(jì)方法，了解鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r。 重點(diǎn)要求：掌握鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。第一章緒論第二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五與混凝土結(jié)構(gòu)相比結(jié)構(gòu)重量輕：(1)便于運(yùn)輸和安裝； (2)可跨越更大的跨度和高度1、結(jié)構(gòu)重量輕第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

2、塑性、韌性好（1）對(duì)動(dòng)荷載的適應(yīng)性較強(qiáng)；（2）不會(huì)因偶然超載發(fā)生突然斷裂；（3）抗震性能好3、勻質(zhì)性好第一章緒論

4、便于工業(yè)化生產(chǎn) （1）施工周期短；（2）易于拆卸，加固和改造第三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五5、密封性好 適合于大型油庫(kù)，高壓容器、管道等結(jié)構(gòu)。6、易腐蝕（1）增加成本；（2）增加維護(hù)工作量8、在一定條件下材料會(huì)變脆

一般建筑材料均有類似問題。7、耐熱不耐火

鋼材一般在100℃左右的溫度下，材料的力學(xué)性能變化不大。鋼材在溫度達(dá)到600℃時(shí)，鋼材就進(jìn)入軟化狀態(tài)。第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（略）

第四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)一、概述

（1）承受各種作用，滿足功能要求；

（2）技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全適用，確保質(zhì)量。2、結(jié)構(gòu)的功能要求（1）安全性；（2）適用性；（3）耐久性二、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)，作用與抗力（1）承載能力極限狀態(tài)；（2）正常使用極限狀態(tài)第五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五2、極限狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程Z=g(x1,x2……xn)=0

；這里

Z為功能函數(shù)3、結(jié)構(gòu)可靠度和失效概率 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期－分5、25、50以及100年），規(guī)定的條件（正常設(shè)計(jì)、施工、使用、維護(hù)）完成預(yù)定功能的概率。稱為結(jié)構(gòu)可靠度。（1）、結(jié)構(gòu)可靠度（2）、失效概率：結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率 結(jié)構(gòu)安全等級(jí)與可靠度指標(biāo)β和失效概率Pf存在一定關(guān)系第六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五三、設(shè)計(jì)表達(dá)式（1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合：1、承載能力極限狀態(tài)（2）由永久荷載效應(yīng)控制的組合：當(dāng)永久荷載的效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)取gG=1.35

（3）框架、排架結(jié)構(gòu)由可變荷載效應(yīng)控制時(shí)的簡(jiǎn)化應(yīng)力計(jì)算式：2、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式一般表達(dá)式：簡(jiǎn)化計(jì)算式第七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五注意：（1）計(jì)算構(gòu)件強(qiáng)度、連接強(qiáng)度以及構(gòu)件穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值（荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)）；（2）計(jì)算疲勞和變形時(shí)，應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值（不考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)）；（3）對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)：在計(jì)算強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，動(dòng)力荷載設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)，在計(jì)算疲勞和變形時(shí)，動(dòng)力荷載設(shè)計(jì)值不乘以動(dòng)力系數(shù)。第八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料 學(xué)習(xí)的目的和要求：了解鋼材的物理性能，了解鋼材疲勞的特點(diǎn)和影響鋼材疲勞的主要因素；了解常用鋼材的種類、建筑鋼材的規(guī)格及其表示方法，能合理地選用鋼材，并能對(duì)所選鋼材提出必要的保證項(xiàng)目。 重點(diǎn)掌握：鋼材的主要性能，各種因素對(duì)鋼材主要性能的影響，鋼的種類和鋼材規(guī)格。第九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料第一節(jié)、鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求(1)較高的抗拉強(qiáng)度fu和屈服強(qiáng)度fy；(2)較高的塑性和韌性；

(3)良好的工藝性能(包括冷加工、熱加工和可焊性等)。特殊的性能要求，如耐腐蝕性，耐火性等

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范具體規(guī)定:承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證；對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)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。(1)塑性破壞:塑性變形大超過應(yīng)變能力，破壞時(shí)應(yīng)力大于fy;(2)脆性破壞:塑性變形很小，甚至沒有，破壞時(shí)應(yīng)力小于fy

;第二節(jié)、鋼材的破壞形式第十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)鋼材的主要性能一、碳素結(jié)構(gòu)鋼在單向拉伸下的工作性能--標(biāo)準(zhǔn)材性試驗(yàn)主要力學(xué)指標(biāo)：彈性模量E；屈服強(qiáng)度fy；抗拉強(qiáng)度fu，常用屈強(qiáng)比；伸長(zhǎng)率d。二、冷彎試驗(yàn)：檢驗(yàn)鋼材的塑性和材料質(zhì)量三．沖擊試驗(yàn)：是鋼材塑性與強(qiáng)度的綜合指標(biāo)。用沖擊功表示四、可焊性要求五．其它—耐久性、耐火性、耐腐蝕性等。第十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)對(duì)鋼材性能影響的主要因素1、碳，2、錳，3、硅，4、釩（V）5、硫，6、磷，7、氮，8、氧一、化學(xué)成份二、冶煉缺陷1、偏析；2、非金屬夾雜；3、裂紋；4、起層三、鋼材硬化時(shí)效硬化、冷作硬化（或應(yīng)變硬化、冷硬）。四、溫度影響1、在正溫范圍——蘭脆現(xiàn)象，軟化溫度。2、在負(fù)溫范圍——低溫冷脆第十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五五、應(yīng)力集中六、防止脆性破壞的措施鋼材或鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂是指低于名義應(yīng)力（低于鋼材抗拉強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度）情況下發(fā)生突然斷裂的破壞。1、影響脆性斷裂的因素(1)鋼材質(zhì)量差；(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造不當(dāng)；(3)制造安裝質(zhì)量差；(4)結(jié)構(gòu)受有較大動(dòng)力荷載，或在較低環(huán)境溫度下工作等。2、脆性斷裂的防止(1)合理設(shè)計(jì)和選用鋼材；(2)合理制造和安裝；(3)正確使用：建立必要的使用維修規(guī)定和措施；第十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五一、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件第五節(jié)在復(fù)雜應(yīng)力下鋼材的屈服條件折算應(yīng)力red為：或三、復(fù)雜應(yīng)力的設(shè)計(jì)公式平面應(yīng)力狀態(tài)：第十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第六節(jié)鋼材的疲勞1、疲勞現(xiàn)象在連續(xù)反復(fù)（循環(huán)）荷載作用下，當(dāng)應(yīng)力低于抗拉強(qiáng)度甚至低于屈服強(qiáng)度便發(fā)生突然脆性斷裂。這種現(xiàn)象稱鋼材疲勞破壞。2、疲勞破壞機(jī)理（1）初始微裂紋（應(yīng)力集中）；（2）反復(fù)荷載下微裂紋發(fā)展成宏觀裂紋；（3）宏觀裂紋發(fā)展，斷面削弱，脆性斷裂。3、影響疲勞破壞的主要因素 鋼材的質(zhì)量、構(gòu)件的幾何尺寸和缺陷、反復(fù)循環(huán)應(yīng)力的特征（應(yīng)力譜：應(yīng)力比=min/max、應(yīng)力幅=max-min）和循環(huán)次數(shù)。第十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五一、常幅疲勞計(jì)算=max-min≤[]直接承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接，當(dāng)應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)n≥5×104次時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。應(yīng)力幅為：=max-k

min二、變幅疲勞計(jì)算關(guān)于疲勞計(jì)算的應(yīng)當(dāng)注意的問題：（1）疲勞計(jì)算采用的是容許應(yīng)力法；（2）疲勞強(qiáng)度與材料的靜力強(qiáng)度無關(guān)；（3）對(duì)于全部為受壓的構(gòu)件部位不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算；（4）目前的疲勞計(jì)算未考慮環(huán)境等因素。第十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第七節(jié)鋼材的種類和規(guī)格一、結(jié)構(gòu)鋼材種類1、碳素結(jié)構(gòu)鋼（1）牌號(hào)與符號(hào)；（2）鋼材分組；（3）鋼材等級(jí)；（4）化學(xué)成分2、低合金鋼（類似)

1.選用原則——結(jié)構(gòu)重要性，荷載特征，結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)力狀態(tài)，連接方法，工作溫度，鋼板厚度。二、鋼材的選用

2.選用要求——承重結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有fu，fy，δ，及控制S，P含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量合格保證。對(duì)于焊接承重結(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)當(dāng)具有冷彎試驗(yàn)合格保證。對(duì)于需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)有沖擊韌性保證（20℃，0℃，-20℃，-40℃）。第十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五三、鋼材的規(guī)格1、鋼板的表示2、熱軋型鋼的表示：角鋼、工字鋼、H型鋼、槽鋼、鋼管第十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接 第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法和特點(diǎn)對(duì)連接的要求：傳力好，強(qiáng)度夠，省鋼材，便施工。二、主要連接方法1、焊接連接方法特點(diǎn)：2、螺栓連接方法特點(diǎn)：

普通螺栓連接、高強(qiáng)螺栓連接（摩擦型、承壓型）。 第二節(jié)、焊縫和焊縫連接形式

1、焊縫連接形式

2、焊縫的型式（1）對(duì)接焊縫；（2）角焊縫3、焊接方位 第三節(jié)焊接缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)；焊縫代號(hào)第十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接 學(xué)習(xí)的目的和要求：要求掌握鋼結(jié)構(gòu)三種連接方法；了解焊縫連接的方法、焊縫的質(zhì)量檢驗(yàn)，掌握焊縫連接的形式、焊縫符號(hào)及標(biāo)注方法；掌握角焊縫、對(duì)接焊縫的連接的形式、主要構(gòu)造要求及各種受力情況下焊縫的計(jì)算；了解普通螺栓的構(gòu)造要求，了解普通螺栓的受力特點(diǎn)破壞形式，掌握其設(shè)計(jì)方法；了解高強(qiáng)度螺栓連接的基本構(gòu)造要求，了解高強(qiáng)度螺栓的受力特點(diǎn)破壞形式，掌握摩擦型高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)方法。

重點(diǎn)掌握：掌握焊接連接和螺栓聯(lián)接的受力性能，掌握角焊縫和對(duì)接焊縫的連接計(jì)算，普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算。第二十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算一、角焊縫的形式和強(qiáng)度（1）角焊縫截面型式按兩焊腳邊的夾角分：直角焊縫、斜角焊縫1、角焊縫特征側(cè)面角焊縫:作用力與焊縫平行，受剪應(yīng)力為主；應(yīng)力單一不均。正面角焊縫:作用力與焊縫垂直，應(yīng)力復(fù)雜；應(yīng)力復(fù)雜，均勻。斜向角焊縫:作用力與焊縫斜交，應(yīng)力復(fù)雜。（2）角焊縫截面型式 直角焊縫（普通型、平坡型、內(nèi)凹型）角焊縫的重要幾何參數(shù)：焊腳（縫）高度hf，焊縫有效高度he（3）角焊縫的應(yīng)力特點(diǎn)第二十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五二、角焊縫的構(gòu)造要求第二十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五三、直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式1、力通過焊縫形心直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算基本公式 力通過焊縫的形心受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計(jì)算(1)側(cè)面角焊縫：(2)正面角焊縫：(3)斜向面角焊縫：(4)一般公式：注意：∑lw=計(jì)算中要扣除弧坑第二十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五2、用蓋板頂接連接的焊縫計(jì)算三面圍焊縫，hf相同（1）正面角焊縫所能承擔(dān)的力（端面）則，側(cè)面角焊縫需承擔(dān)N-N’（2）所以對(duì)于側(cè)面角焊縫的計(jì)算為應(yīng)注意這里的焊縫長(zhǎng)度lw應(yīng)當(dāng)加上2hf。第二十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五3、承受軸力的角鋼連接焊縫計(jì)算（1）兩側(cè)邊焊Ne2e1N1N2bk1—角鋼肢背焊縫軸力分配系數(shù)k2—角鋼肢尖焊縫軸力分配系數(shù)角鋼背焊縫傳力大近似計(jì)算：等邊角鋼k1=0.7，k2=0.3不等邊角鋼長(zhǎng)肢焊k1=0.65，k2=0.35不等邊角鋼短肢焊k1=0.75，k2=0.25k1=0.7k2=0.3k1=0.65k2=0.35k1=0.75k2=0.25第二十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五（2）三邊圍焊Ne2e1N1N2bN3

lw1

lw2有了內(nèi)力N1和N2就可進(jìn)行焊縫計(jì)算，如計(jì)算所需的焊縫長(zhǎng)度角鋼背焊縫傳力：N1=k1N-N3/2角鋼尖焊縫傳力：N2=k2N-N3/2第二十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五4、同時(shí)承受彎矩、軸力和剪力作用的角焊縫連接計(jì)算形心M=PeNPo1he=0.7hflw形心o1σfNσfMτfP在1點(diǎn)處，有垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的最大應(yīng)力，且而當(dāng)受靜荷載與間接動(dòng)荷載作用第二十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五5、承受扭矩或扭矩與剪力聯(lián)合作用的角焊縫連接計(jì)算（1）三面圍焊角焊縫受偏心剪力作用yAxe1e2eTVVA’ryrxoy垂直于焊縫軸線的總應(yīng)力為A=AV

+τAyT平行于焊縫軸線的總應(yīng)力為A=AxT按受和共同作用時(shí)的角焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算公式，有第二十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算一、對(duì)接焊縫的構(gòu)造1、對(duì)接焊縫的坡口形式；2、引弧板；3、墊板二、對(duì)接焊縫的計(jì)算同構(gòu)件，但要考慮有無引弧板，受拉時(shí)，需考慮焊縫質(zhì)量等級(jí)。第五節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形一、焊接殘余應(yīng)力的分類和產(chǎn)生的原因1、縱向焊接應(yīng)力；2、橫向焊接應(yīng)力；3、Z向焊接應(yīng)力1、結(jié)構(gòu)構(gòu)件靜力強(qiáng)度無影響2、結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度有影響；3、結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定有影響；4、結(jié)構(gòu)構(gòu)件疲勞有影響；5、結(jié)構(gòu)構(gòu)件脆性有影響。二、焊接應(yīng)力的影響第二十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五四、減少焊接應(yīng)力和變形1、設(shè)計(jì)措施(1)盡量減少焊縫數(shù)量和尺寸；(2)避免焊縫過分集中或多方向焊縫相交于一點(diǎn)；(3)焊縫盡可能對(duì)稱，避免應(yīng)力集中；(4)保證搭接長(zhǎng)度5tmin及25mm；(5)易施焊，盡可能避免仰焊。2、焊接工藝措施(1)采用合理的焊接順序和方向；(2)先焊收縮量大和短焊縫；(3)先焊受力大焊縫，后焊受力小焊縫；(4)焊后校直反變形；(5)焊前預(yù)熱、焊后熱處理；(6)高溫回火；(7)帶圓頭小錘敲擊；(8)鋼板不易過薄t>4mm；第三十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第七節(jié)螺栓連接的構(gòu)造一、螺栓的排列要求螺栓的排列有并列和錯(cuò)列兩種螺栓排列主要考慮三方面要求：1、單個(gè)螺栓的破壞形態(tài)（五種），2種構(gòu)造，2種螺栓計(jì)算，1種構(gòu)件計(jì)算第八節(jié)普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算2、單個(gè)螺栓抗剪承載力（1）螺桿剪切破壞（2）孔壁擠壓承載力（3）單個(gè)螺栓的受剪最大承載能力第三十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第九節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算高強(qiáng)螺栓強(qiáng)度等級(jí)10.9級(jí)和8.8級(jí)。根據(jù)傳力方式不同分為摩擦型連接和承壓型連接一、高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能1、預(yù)拉力P2、高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)二、單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值NVb=0.9nfP1、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接抗剪承載力設(shè)計(jì)值2、高強(qiáng)度螺栓承壓型連接（與普通螺栓一樣）。但應(yīng)注意：當(dāng)受剪面在螺栓的螺紋處，應(yīng)當(dāng)按螺栓的有效直徑計(jì)算抗剪強(qiáng)度。即第三十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五三、單個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值四、高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受拉和剪作用時(shí)的設(shè)計(jì)值②每個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外剪力小于等于抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

Nv≤Nvb①每個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外拉力Nt小于等于抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

Nt≤0.8P1、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的拉剪承載能力Nvb

=0.9nt(P-1.25Nt)③單個(gè)高強(qiáng)螺栓受拉時(shí)的抗剪承載力第三十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五2、承壓型高強(qiáng)度螺栓同時(shí)受拉和受剪與普通螺栓一樣，采用右式計(jì)算但式中Ntb=0.8P，同時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足孔壁的擠壓承載能力的要求?？紤]到高強(qiáng)度螺栓在受擠壓的孔壁處應(yīng)力復(fù)雜，在《規(guī)范》中進(jìn)行折減。五、高強(qiáng)度螺栓群計(jì)算1、螺栓群受剪力作用（外力通過螺栓群的形心）高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，單個(gè)螺栓受剪：Nbmin=NVb=0.9nfP對(duì)于承壓型高強(qiáng)度螺栓第三十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五螺栓連接計(jì)算的基本公式第三十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接受彎、拉、剪時(shí)的計(jì)算NM=Ve應(yīng)當(dāng)滿足這里m為螺栓的列數(shù)，n0為受壓區(qū)內(nèi)螺栓的排數(shù)。式中n為螺栓總數(shù)，求和僅是對(duì)于受拉區(qū)螺栓數(shù)。同時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足對(duì)于承壓型高強(qiáng)度螺栓：同時(shí)：第三十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第四章軸心受力構(gòu)件 學(xué)習(xí)的目的和要求：掌握構(gòu)件凈截面強(qiáng)度的計(jì)算方法；掌握軸壓構(gòu)件的計(jì)算方法；了解格構(gòu)式軸壓構(gòu)件的特點(diǎn)，了解實(shí)腹柱、格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)。 重點(diǎn)掌握：掌握桿件凈截面強(qiáng)度計(jì)算，軸壓桿的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計(jì)算。第四十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五截面型式：熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼、實(shí)腹式組合、格構(gòu)式組合。第四章軸心受力構(gòu)件第一節(jié)概述

一、軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算軸心受力桿件的強(qiáng)度以凈截面最大應(yīng)力達(dá)到屈服作為破壞條件。

第二節(jié)、軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度驗(yàn)算公式NN++++++++++++++++++++++++l1l1（1）凈截面強(qiáng)度計(jì)算第四十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五②螺栓為錯(cuò)列排列時(shí)的驗(yàn)算①當(dāng)螺栓為并列排列在2-2齒狀截面的凈截面面積為：NN++++++++++++++++（2）采用高強(qiáng)度螺栓連接的凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算第四十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五二、軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算受拉和受壓桿件的剛度通過控制桿件的長(zhǎng)細(xì)比來實(shí)現(xiàn)(1)定義長(zhǎng)細(xì)比l

=lo/i，彎曲變形與l成正比，控制l可達(dá)到控制變形的目的。(2)構(gòu)件截面兩主軸回轉(zhuǎn)半徑為ix,iy，計(jì)算長(zhǎng)度為lox,loy，長(zhǎng)細(xì)比：lx

=lox/ix，ly

=loy/iy。(3)要求lx≤[l]，ly≤[l]，[l]為長(zhǎng)細(xì)比限制值。(4)預(yù)應(yīng)力拉桿可不限制長(zhǎng)細(xì)比。第四十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定一、理想軸壓桿的失穩(wěn)形態(tài)理想軸壓桿的失穩(wěn)形式有三種基本形態(tài)：

（1）彎曲失穩(wěn)；常為雙軸對(duì)稱截面構(gòu)件;

（2）扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)；常為雙軸對(duì)稱開口截面構(gòu)件;

（3）彎扭失穩(wěn)；常為單軸對(duì)稱截面構(gòu)件對(duì)于十字截面當(dāng)桿件的長(zhǎng)細(xì)比小于5.07b/t，桿件的失穩(wěn)將是扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。二、軸壓桿整體穩(wěn)定計(jì)算（1）、軸壓桿穩(wěn)定的計(jì)算公式計(jì)算表達(dá)式這里軸壓桿穩(wěn)定系數(shù)（2）、軸壓桿件的整體穩(wěn)定系數(shù)（柱子曲線） j-l曲線已編制成表格。第四十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五對(duì)于構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比有下列規(guī)定：（1）截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱截面雙軸對(duì)稱十字形截面x或y取值不得小于5.07b/t，避免扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。 單軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸的失穩(wěn)是彎扭失穩(wěn)。將彎扭屈曲按彈性方法用換算長(zhǎng)細(xì)比（代替ly）等效為彎曲屈曲：（2）截面為單軸對(duì)稱的構(gòu)件 式中z——扭轉(zhuǎn)屈曲換算長(zhǎng)細(xì)比

eo——剪心至形心距離

io——對(duì)剪心的極回轉(zhuǎn)半徑

第四十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五對(duì)單角鋼和雙角鋼Ｔ形截面給定了yz的近似計(jì)算式，需會(huì)計(jì)算。b/t≤0.54loy/b時(shí)如：等邊單角鋼第四節(jié)軸壓桿件的局部穩(wěn)定對(duì)于軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定要求板件的臨界應(yīng)力不低于構(gòu)件的臨界應(yīng)力：1、工字截面局部穩(wěn)定要求翼緣：腹板：λ為構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比的較大值。當(dāng)λ≤30時(shí)，取λ＝30；當(dāng)λ≥100時(shí)，取λ＝100。第四十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五其它（略）當(dāng)軸壓桿的腹板高厚比不滿足時(shí)（1）加厚腹板（2）設(shè)置縱向加勁肋（3）考慮屈曲后的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算取有效寬度為：第四十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第五節(jié)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)一、實(shí)腹柱設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則(1)在保證局部穩(wěn)定的前提下，采用寬而薄的板件（薄壁）(2)使兩個(gè)主軸方向等穩(wěn)定，基本要求jx=jy（lx≈ly）(3)便于連接的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造；(4)確定結(jié)構(gòu)體系，截面形式，盡可能構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于制造、取材方便第六節(jié)格構(gòu)式軸心受壓柱的截面設(shè)計(jì)1、格構(gòu)柱的截面形式軸心受壓格構(gòu)式柱常采用雙軸對(duì)稱截面一、格構(gòu)式柱繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比（1）雙肢綴條柱（2）雙肢綴板式柱第四十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五2、綴材設(shè)計(jì)（1）軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力（2）綴條格構(gòu)柱按桁架，單角鋼考慮強(qiáng)度、穩(wěn)定計(jì)算的強(qiáng)度折減。（3）綴板的設(shè)計(jì)綴板內(nèi)力按綴板和肢件組成的單跨多層框架體系進(jìn)行分析。 設(shè)計(jì)柱頭和柱腳的要求：傳力路徑明確、可靠，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于施工。第七節(jié)柱頭和柱腳第四十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第五章受彎構(gòu)件（梁）

學(xué)習(xí)的目的和要求：了解型鋼梁、焊接梁的截面選擇、驗(yàn)算和構(gòu)造，掌握鋼梁加勁肋不值得要求；掌握梁的強(qiáng)度（包括彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力）計(jì)算，梁整體穩(wěn)定計(jì)算，保證梁整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的主要措施。

考核要求：掌握鋼梁的強(qiáng)度計(jì)算，工字型鋼梁的整體穩(wěn)定計(jì)算；了解鋼梁局部穩(wěn)定的概念以及屈曲后強(qiáng)度的概念。

第五十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第五章受彎構(gòu)件（梁）第一節(jié)概述正常使用極限狀態(tài)：控制梁的變形承載能力極限狀態(tài)：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定梁的截面：型鋼梁與組合梁梁格布置：簡(jiǎn)單梁格、普通梁格、復(fù)雜梁格。第二節(jié)梁的強(qiáng)度與剛度梁的工作狀態(tài)彈性階段－邊緣屈服塑性鉸－全截面屈服考慮部分發(fā)展塑性，塑性發(fā)展系數(shù)不考慮塑性發(fā)展的情況－p109（動(dòng)力荷載、翼緣寬厚比）掌握工字型截面的塑性發(fā)展系數(shù)（同時(shí)考慮翼緣的寬厚比）梁的強(qiáng)度－抗彎、抗剪、局部承壓及折算應(yīng)力（掌握計(jì)算方法－系數(shù)的取用、驗(yàn)算部位）梁的剛度－控制撓跨比第五十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)梁的整體穩(wěn)定失穩(wěn)機(jī)理及計(jì)算－－重點(diǎn)掌握梁的失穩(wěn)形式－－彎扭失穩(wěn)（側(cè)向彎扭失穩(wěn)）提高梁整體穩(wěn)定的措施梁的支座問題梁的側(cè)向支承的受力－梁整體穩(wěn)定要求整體穩(wěn)定系數(shù)通用公式（一般荷載，單軸對(duì)稱或雙軸對(duì)稱截面）上式當(dāng)b>0.6時(shí)需進(jìn)行修正，用b’代替b。第五十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五 梁的整體穩(wěn)定是通過設(shè)置與構(gòu)造以及計(jì)算來保證的。當(dāng)梁的設(shè)置與構(gòu)造滿足下面要求時(shí)，規(guī)范規(guī)定可以不需要計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性。(1)有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連接，能阻止梁受壓翼緣側(cè)向位移（截面扭轉(zhuǎn)）時(shí)。（但在施工階段可能剛度不足）(2)工字形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣自由長(zhǎng)度l1與其寬度b1之比不超過書表5-3所列數(shù)值時(shí)。1、梁的整體穩(wěn)定的保證跨中無側(cè)向支點(diǎn)的梁跨中有側(cè)向支點(diǎn)的梁，不論荷載作用在何處荷載作用在上翼緣荷載作用在下翼緣工字形截面簡(jiǎn)支梁不需驗(yàn)算整體穩(wěn)定性的最大l1/b1值132016第五十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)當(dāng)注意，梁的支承處應(yīng)當(dāng)滿足保證端部不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的支承條件。第四節(jié)梁的截面設(shè)計(jì)梁高度的確定－最小高度、最大高度及經(jīng)濟(jì)高度。一、單向彎曲型鋼梁一般不驗(yàn)算腹板抗剪，按抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定計(jì)算所需的截面模量或二、雙向彎曲型鋼梁按強(qiáng)度計(jì)算穩(wěn)定計(jì)算（按經(jīng)驗(yàn)）第五十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第五節(jié)梁的局部穩(wěn)定與加勁肋一、翼緣的局部穩(wěn)定保證原則－等強(qiáng)原則二、腹板加勁肋腹板局部穩(wěn)定的設(shè)計(jì)原則限制高厚比允許局部失穩(wěn)－考慮屈曲后強(qiáng)度用加勁肋減小腹板支承尺寸提高局穩(wěn)承載力（普鋼）加勁肋的種類及配置要求－橫向、縱向及短加勁肋。第五十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五設(shè)置橫向加勁肋主要防止由剪力和局部壓力引起的腹板失穩(wěn)；設(shè)置縱向加勁肋主要防止由彎曲壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)；設(shè)置短向加勁肋主要防止局部壓力引起的腹板屈曲。時(shí)，（1）當(dāng)橫向加勁肋(0.5h0≤a≤2h0)；無局部壓應(yīng)力的梁，可不配置加勁肋；應(yīng)按計(jì)算配置橫向加勁肋。（2）當(dāng)（受壓翼緣轉(zhuǎn)動(dòng)受約束，如有剛性鋪板、制動(dòng)板或焊有鋼軌時(shí)）（3）當(dāng)（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)）或按計(jì)算需要時(shí)，或應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大的區(qū)格的受壓區(qū)增設(shè)縱向加勁肋局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時(shí)宜在受壓區(qū)配置短向加勁肋。有局部壓應(yīng)力（σc≠0）的梁，應(yīng)按構(gòu)造配置第五十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五（4）在任何情況下，均應(yīng)滿足：注意：h0為腹板的計(jì)算高度，對(duì)于單軸對(duì)稱梁，當(dāng)確定是否要配置縱向加勁肋時(shí)，h0應(yīng)取腹板受壓區(qū)高度的2倍。（5）在支座、端部，有固定集中荷載處，主次梁連接處，宜設(shè)支承加勁肋。支承加勁肋－加強(qiáng)的橫向肋，除滿足橫向肋的構(gòu)造要求外，還應(yīng)滿足受力要求。加勁肋的配置計(jì)算p119加勁肋的構(gòu)造p121考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的計(jì)算第八節(jié)梁的拼接和連接一、梁的拼接梁拼接有：①工廠拼接；②工地拼接（略）第五十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第六章拉彎與壓彎構(gòu)件 學(xué)習(xí)的目的和要求：了解實(shí)腹柱、格構(gòu)柱、雙向壓彎構(gòu)件，柱頭和柱腳設(shè)計(jì)的基本構(gòu)造和設(shè)計(jì)方法。掌握拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算、剛度計(jì)算，壓彎桿件的整體穩(wěn)定計(jì)算，實(shí)腹式壓彎桿件的局部穩(wěn)定計(jì)算；理解框架柱計(jì)算長(zhǎng)度的確定，框架中梁與柱的連接；柱腳的計(jì)算。 掌握壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計(jì)算；掌握框架柱計(jì)算長(zhǎng)度的確定，了解壓彎構(gòu)件柱腳的計(jì)算。第五十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第六章拉彎與壓彎構(gòu)件第一節(jié)概述拉彎、壓彎構(gòu)件實(shí)際為軸力構(gòu)件與受彎的組合三種典型的拉、壓彎構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)－控制構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比承載能力極限狀態(tài)－強(qiáng)度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定截面形式－實(shí)腹式、格構(gòu)式（一般選用綴條式）（1）一般情況下拉彎構(gòu)件①?gòu)?qiáng)度計(jì)算;②剛度計(jì)算（限制長(zhǎng)細(xì)比）。（2）壓彎構(gòu)件①?gòu)?qiáng)度計(jì)算；②剛度計(jì)算（限制長(zhǎng)細(xì)比、限制撓度值）；③整體穩(wěn)定（彎矩作用平面內(nèi)與平面外穩(wěn)定）；④局部穩(wěn)定計(jì)算。拉彎、壓彎構(gòu)件的計(jì)算內(nèi)容第五十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)拉、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度理解公式中的±號(hào)意義與應(yīng)用（單對(duì)稱截面，彎矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)，且使較大翼緣受壓）。注意塑性發(fā)展系數(shù)的取用（同梁）一、強(qiáng)度計(jì)算單向拉彎、壓彎構(gòu)件雙向拉壓彎構(gòu)件或注意：（1）強(qiáng)度計(jì)算用凈截面幾何特性（2）塑性發(fā)展系數(shù)：γx、γy，同梁；當(dāng)需要計(jì)算疲勞的構(gòu)件，取為1.0（3）當(dāng)受壓翼緣的自由外伸寬度與厚度的比值 應(yīng)取γx=1.0第六十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五二、拉、壓彎構(gòu)件的剛度對(duì)于拉彎和壓彎構(gòu)件的剛度要求有兩方面的要求：（1）對(duì)于桿件的長(zhǎng)細(xì)比控制，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)于拉桿和壓桿的剛度要求，控制長(zhǎng)細(xì)比不超過規(guī)定值。（2）對(duì)于柱要求控制水平位移。如：

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，框架柱頂水平位移和層間位移不宜超過下列數(shù)值①無橋式吊車的單層框架的柱頂位移H/150②有橋式吊車的單層框架的柱頂位移H/400③多層框架的柱頂位移H/500④多層框架的層間相對(duì)位移h/400

第六十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定包括兩方面－彎矩作用平面內(nèi)的彎曲失穩(wěn)及彎矩作用平面外的彎扭失穩(wěn)。整體穩(wěn)定的計(jì)算（實(shí)用公式）βmx，βtx為等效彎矩系數(shù)，根據(jù)荷載形式確定。jb按等近似計(jì)算公式計(jì)算，不需考慮當(dāng)jb>0.6時(shí)的修正。第六十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)力梯度的概念梁：軸力構(gòu)件：拉、壓彎構(gòu)件：第四節(jié)實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定翼緣的局部穩(wěn)定－受力簡(jiǎn)單，同梁按等強(qiáng)原則腹板的局部穩(wěn)定－受力復(fù)雜，影響因素多，等強(qiáng)原則。腹板局部穩(wěn)定的主要影響因素:剪、正應(yīng)力比：取定值正應(yīng)力梯度：塑性區(qū)發(fā)展深度：1、對(duì)于工字形截面：當(dāng)0≤a0≤1.6時(shí)，當(dāng)1.6<a0≤2.0時(shí)，第六十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五翼緣的局部穩(wěn)定－受力簡(jiǎn)單，同梁按等強(qiáng)原則腹板的局部穩(wěn)定－受力復(fù)雜，影響因素多，等強(qiáng)原則。腹板局部穩(wěn)定的主要影響因素:剪、正應(yīng)力比：取定值正應(yīng)力梯度：塑性區(qū)發(fā)展深度：第五節(jié)格構(gòu)式截面壓彎構(gòu)件一般宜采用綴條式，當(dāng)彎矩較小時(shí)也可以采用綴板式。一般彎矩繞虛軸作用，特殊情況彎矩也可繞實(shí)軸作用。彎矩繞實(shí)軸作用時(shí)，整體穩(wěn)定計(jì)算同實(shí)腹式截面，但平面外穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)按換算長(zhǎng)細(xì)比λ0x計(jì)算，梁彎穩(wěn)定系數(shù)φb＝1.0。第六十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五彎矩繞實(shí)軸作用時(shí)：彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定－－不考慮塑性發(fā)展彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定－－不需驗(yàn)算，但需保證單肢的兩向穩(wěn)定性。單肢穩(wěn)定－－分肢相同時(shí)驗(yàn)算較大分肢；分肢不同時(shí)應(yīng)分別驗(yàn)算兩單肢。綴材設(shè)計(jì)－－按實(shí)際剪力及中較大值。局部穩(wěn)定：兩肢件應(yīng)按軸壓構(gòu)件控制局部穩(wěn)定。第六十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五

第六節(jié)壓彎構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)有兩種方法，一種是傳統(tǒng)的一階分析方法，另一種是二階分析方法。所謂二階分析方法，就是在計(jì)算中考慮結(jié)構(gòu)的實(shí)際位移計(jì)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定?？蚣苤挠?jì)算長(zhǎng)度一般根據(jù)彈性穩(wěn)定理論得到，采用基本假定：（1）框架只承受作用于節(jié)點(diǎn)的豎向荷載，忽略橫梁荷載和水平荷載產(chǎn)生的梁端彎矩影響；（本假定僅用于確定計(jì)算長(zhǎng)度）（2）所有框架柱同時(shí)喪失穩(wěn)定，即所有框架柱同時(shí)達(dá)到臨界荷載；（3）失穩(wěn)時(shí)橫梁、柱兩端的轉(zhuǎn)角相等H0=μH②應(yīng)當(dāng)分別考慮有側(cè)移、無側(cè)移①計(jì)算長(zhǎng)度與柱頂、柱底，梁柱線剛度比有關(guān)③應(yīng)當(dāng)分別考慮柱腳剛接、鉸接第六十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期五當(dāng)按一階彈性分析計(jì)算內(nèi)力時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ，用有側(cè)移框架柱的表查得；①?gòu)?qiáng)支撐框架——支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度滿足式中Sb——產(chǎn)生單位側(cè)傾角的水平力；ΣNbi，ΣN0i——層間所有柱用無側(cè)移框架柱和有側(cè)移框架柱計(jì)算長(zhǎng)度算得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和。當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)的剛度Sb不滿足上式時(shí)為弱支撐框架。（1）無支撐純框架（2）有支撐框架②弱支撐框架（當(dāng)Sb不滿足上式時(shí)），此時(shí)柱的穩(wěn)定系數(shù)為式中