鋼結(jié)構(gòu)考前輔導(dǎo)

1、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1頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三 學(xué)習(xí)的目的和要求：了解鋼結(jié)構(gòu)的特點和適用范圍、掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中采用的設(shè)計方法，了解鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r。重點要求：掌握鋼結(jié)構(gòu)的特點和設(shè)計方法。第一章 緒論第2頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三與混凝土結(jié)構(gòu)相比結(jié)構(gòu)重量輕： (1)便于運輸和安裝； (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 2、 塑性、韌性好 （1）對動荷載的適應(yīng)性較強(qiáng)；（2）不會因偶然超載發(fā)生突然斷裂 ；（3）抗震性能好 3、勻質(zhì)性好第一章 緒

2、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3頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三5、密封性好適合于大型油庫，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，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4頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第三節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法 1、結(jié)構(gòu)設(shè)計目標(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

3、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5頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三2、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)定的時間內(nèi)（設(shè)計基準(zhǔn)期分5、25、50以及100年），規(guī)定的條件（正常設(shè)計、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)安全等級與可靠度指標(biāo)和失效概率Pf 存在

4、一定關(guān)系第6頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三三、設(shè)計表達(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)對結(jié)構(gòu)不利時取gG=1.35 （3）框架、排架結(jié)構(gòu)由可變荷載效應(yīng)控制時的簡化應(yīng)力計算式：2、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式一般表達(dá)式： 簡化計算式第7頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三注意： （1）計算構(gòu)件強(qiáng)度、連接強(qiáng)度以及構(gòu)件穩(wěn)定性時，應(yīng)采用荷載設(shè)計值（荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項系數(shù)）； （2）計算疲勞和變形時，應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值（不考慮荷載分項系數(shù)）； （3） 對于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)：在

5、計算強(qiáng)度和穩(wěn)定性時，動力荷載設(shè)計值應(yīng)乘以動力系數(shù)，在計算疲勞和變形時，動力荷載設(shè)計值不乘以動力系數(shù)。第8頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第二章 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，并能對所選鋼材提出必要的保證項目。重點掌握：鋼材的主要性能，各種因素對鋼材主要性能的影響，鋼的種類和鋼材規(guī)格。 第9頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料第一節(jié)、 鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求 (1)較高的抗拉強(qiáng)度fu和屈服強(qiáng)度fy； (2

6、)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、伸長率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證；對焊接結(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，破壞時應(yīng)力大于fy ; (2)脆性破壞:塑性變形很小，甚至沒有，破壞時應(yīng)力小于fy ;第二節(jié)、 鋼材的破壞形式第10頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第三節(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

7、-標(biāo)準(zhǔn)材性試驗 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； 伸長率 d 。二、冷彎試驗：檢驗鋼材的塑性和材料質(zhì)量三沖擊試驗：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11頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第四節(jié) 對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

8、、在負(fù)溫范圍低溫冷脆第12頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三五、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13頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三一、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件第五節(jié) 在復(fù)

9、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)計公式平面應(yīng)力狀態(tài)：第14頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第六節(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15頁，共74頁，2022年，5月2

10、0日，23點13分，星期三一、 常幅疲勞計算=max-min 直接承受動力荷載重復(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)n5104 次時，應(yīng)進(jìn)行疲勞計算。應(yīng)力幅為： =max-k min二、變幅疲勞計算關(guān)于疲勞計算的應(yīng)當(dāng)注意的問題： （1）疲勞計算采用的是容許應(yīng)力法； （2）疲勞強(qiáng)度與材料的靜力強(qiáng)度無關(guān)； （3）對于全部為受壓的構(gòu)件部位不需要進(jìn)行疲勞計算； （4）目前的疲勞計算未考慮環(huán)境等因素。第16頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第七節(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）牌號與符號；（2）鋼材分組；（3）鋼材等級； （4）化學(xué)成分2、低

11、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，及控制S，P含量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量合格保證。 對于焊接承重結(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)具有冷彎試驗合格保證。 對于需要驗算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)有沖擊韌性保證（20，0，-20，-40）。第17頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三三、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18頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第三章 鋼結(jié)構(gòu)的

12、連接第一節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法和特點對連接的要求：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： 2、螺栓連接方法 特點： 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)量檢驗焊縫質(zhì)量檢驗；焊縫代號第19頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第三章 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，掌握焊縫連接的形式、焊縫符號及標(biāo)注方法；掌握角焊縫、對接焊縫的連接的形式、主要構(gòu)造要

13、求及各種受力情況下焊縫的計算；了解普通螺栓的構(gòu)造要求，了解普通螺栓的受力特點破壞形式，掌握其設(shè)計方法；了解高強(qiáng)度螺栓連接的基本構(gòu)造要求，了解高強(qiáng)度螺栓的受力特點破壞形式，掌握摩擦型高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計方法。重點掌握：掌握焊接連接和螺栓聯(lián)接的受力性能，掌握角焊縫和對接焊縫的連接計算，普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接的計算。第20頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第三節(jié) 角焊縫的構(gòu)造與計算一、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；

14、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)力特點第21頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三二、角焊縫的構(gòu)造要求第22頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三三、直角角焊縫強(qiáng)度計算的基本公式 1、力通過焊縫形心直角角焊縫強(qiáng)度計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=計算中要扣除弧坑第23頁，共74頁

15、，2022年，5月20日，23點13分，星期三2、用蓋板頂接連接的焊縫計算三面圍焊縫，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）所以對于側(cè)面角焊縫的計算為應(yīng)注意這里的焊縫長度lw應(yīng)當(dāng)加上2hf。第24頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三3、承受軸力的角鋼連接焊縫計算（1）兩側(cè)邊焊Ne2e1N1N2b k1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算：等邊角鋼 k1=0.7， k2=0.3不等邊角鋼長肢焊k1=0.65， k2=0.35 不等邊角鋼短肢焊k1=0.75， k2=0.25 k1=0.7 k2

16、=0.3 k1=0.65 k2=0.35 k1=0.75 k2=0.25第25頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三（2）三邊圍焊Ne2e1N1N2b N3 lw1 lw2 有了內(nèi)力N1和N2就可進(jìn)行焊縫計算，如計算所需的焊縫長度角鋼背焊縫傳力：N1 = k1N - N3/2角鋼尖焊縫傳力：N2 = k2N - N3/2第26頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三4、同時承受彎矩、軸力和剪力作用的角焊縫連接計算形心M=PeNPo1he=0.7hflw形心o1fNfMfP在1點處，有垂直于焊縫長度方向的最大應(yīng)力，且而當(dāng)受靜荷載與間接動荷載作用第27頁，共7

17、4頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三5、承受扭矩或扭矩與剪力聯(lián)合作用的角焊縫連接計算（1）三面圍焊角焊縫受偏心剪力作用yAxe1e2eTVVAryrxoy垂直于焊縫軸線的總應(yīng)力為 A = AV +AyT平行于焊縫軸線的總應(yīng)力為 A = AxT按受和共同作用時的角焊縫強(qiáng)度驗算公式，有 第28頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第四節(jié) 對接焊縫的構(gòu)造與計算一、對接焊縫的構(gòu)造 1、對接焊縫的坡口形式；2、引弧板；3、墊板 二、對接焊縫的計算 同構(gòu)件，但要考慮有無引弧板，受拉時，需考慮焊縫質(zhì)量等級。 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

18、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29頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三四、減少焊接應(yīng)力和變形1、設(shè)計措施(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；(3)焊縫盡可能對稱，避免應(yīng)力集中；(4)保證搭接長度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

19、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t4mm；第30頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第七節(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列兩種 螺栓排列主要考慮三方面要求： 1、單個螺栓的破壞形態(tài)（五種），2種構(gòu)造，2種螺栓計算，1種構(gòu)件計算 第八節(jié) 普通螺栓連接的工作性能和計算 2、單個螺栓抗剪承載力（1）螺桿剪切破壞（2） 孔壁擠壓承載力（3） 單個螺栓的受剪最大承載能力第31頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三 第九節(jié) 高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計算 高強(qiáng)螺栓強(qiáng)度等級10.9級和

20、8.8級。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P 2、高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù) 二、單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值NVb=0.9nfP 1、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接抗剪承載力設(shè)計值 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算抗剪強(qiáng)度。即第32頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三 三、單個螺栓抗拉承載力設(shè)計值 四、高強(qiáng)度螺栓同時承受拉和剪作用時的設(shè)計值 每個高強(qiáng)螺栓承受的外剪力小于等于抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。 NvNvb 每個高強(qiáng)螺栓承受的外拉力Nt小于等于抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。 Nt0.

21、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) 單個高強(qiáng)螺栓受拉時的抗剪承載力第33頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三2、承壓型高強(qiáng)度螺栓同時受拉和受剪與普通螺栓一樣，采用右式計算 但式中Ntb=0.8P，同時應(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，單個螺栓受剪：Nbmin=NVb=0.9nfP對于承壓型高強(qiáng)度螺栓第34頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三 螺栓連接計

22、算的基本公式第35頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第36頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第37頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第38頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接受彎、拉、剪時的計算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)，求和僅是對于受拉區(qū)螺栓數(shù)。同時應(yīng)當(dāng)滿足 對于承壓型高強(qiáng)度螺栓： 同時：第39頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第四章 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)度的計算方法；掌握軸

23、壓構(gòu)件的計算方法；了解格構(gòu)式軸壓構(gòu)件的特點，了解實腹柱、格構(gòu)柱的設(shè)計。重點掌握：掌握桿件凈截面強(qiáng)度計算，軸壓桿的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計算。第40頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三截面型式： 熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼、實腹式組合、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)度與剛度驗算公式NN+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +l1l1（1） 凈截面強(qiáng)度計算第41頁，共74頁，2022年，5月20日，23點1

24、3分，星期三 螺栓為錯列排列時的驗算 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)度驗算第42頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三二、軸心受力構(gòu)件的剛度計算 受拉和受壓桿件的剛度通過控制桿件的長細(xì)比來實現(xiàn)(1) 定義長細(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，計算長度為lox, loy，長細(xì)比：lx = lox/ ix， ly = loy/ iy 。(3) 要求lxl，lyl，l為長細(xì)比限制值。(4) 預(yù)應(yīng)力拉桿可不限

25、制長細(xì)比。第43頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第三節(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)； 常為雙軸對稱截面構(gòu)件; （2）扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)；常為雙軸對稱開口截面構(gòu)件; （3）彎扭失穩(wěn)；常為單軸對稱截面構(gòu)件對于十字截面當(dāng)桿件的長細(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)定計算（1）、軸壓桿穩(wěn)定的計算公式計算表達(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44頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三對于構(gòu)件的長細(xì)比有下列規(guī)定：（1

26、）截面為雙軸對稱或極對稱截面雙軸對稱十字形截面x或y取值不得小于5.07b/t，避免扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。單軸對稱截面繞對稱軸的失穩(wěn)是彎扭失穩(wěn)。將彎扭屈曲按彈性方法用換算長細(xì)比（代替ly）等效為彎曲屈曲：（2）截面為單軸對稱的構(gòu)件式中 z扭轉(zhuǎn)屈曲換算長細(xì)比 eo剪心至形心距離 io對剪心的極回轉(zhuǎn)半徑 第45頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三對單角鋼和雙角鋼形截面給定了yz的近似計算式，需會計算。 b/t0.54loy/b時如：等邊單角鋼第四節(jié) 軸壓桿件的局部穩(wěn)定對于軸壓構(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：為構(gòu)件兩方向長細(xì)比的較大

27、值。當(dāng)30時，取30；當(dāng)100時，取100。第46頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三其它（略）當(dāng)軸壓桿的腹板高厚比不滿足時（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)行驗算取有效寬度為：第47頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第五節(jié) 實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計一、實腹柱設(shè)計設(shè)計原則(1) 在保證局部穩(wěn)定的前提下，采用寬而薄的板件（薄壁） (2) 使兩個主軸方向等穩(wěn)定，基本要求jx=jy（lxly）(3) 便于連接的節(jié)點構(gòu)造；(4) 確定結(jié)構(gòu)體系，截面形式，盡可能構(gòu)造簡單，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1、格構(gòu)

28、柱的截面形式軸心受壓格構(gòu)式柱常采用雙軸對稱截面一、格構(gòu)式柱繞虛軸的換算長細(xì)比（1）雙肢綴條柱（2）雙肢綴板式柱第48頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三2、綴材設(shè)計（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)定計算的強(qiáng)度折減。（3）綴板的設(shè)計 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)計柱頭和柱腳的要求： 傳力路徑明確、可靠，構(gòu)造簡單，便于施工。第七節(jié) 柱頭和柱腳第49頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第五章 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、驗算和構(gòu)造，掌握鋼梁加勁肋不值得要求

29、；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）計算，梁整體穩(wěn)定計算，保證梁整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的主要措施?？己艘螅赫莆珍摿旱膹?qiáng)度計算，工字型鋼梁的整體穩(wěn)定計算；了解鋼梁局部穩(wěn)定的概念以及屈曲后強(qiáng)度的概念。 第50頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第五章 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（動力荷載、翼緣寬厚

30、比）掌握工字型截面的塑性發(fā)展系數(shù)（同時考慮翼緣的寬厚比）梁的強(qiáng)度抗彎、抗剪、局部承壓及折算應(yīng)力（掌握計算方法系數(shù)的取用、驗算部位）梁的剛度控制撓跨比第51頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第三節(jié) 梁的整體穩(wěn)定失穩(wěn)機(jī)理及計算重點掌握梁的失穩(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，單軸對稱或雙軸對稱截面）上式當(dāng)b 0.6時需進(jìn)行修正，用b代替b 。第52頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三梁的整體穩(wěn)定是通過設(shè)置與構(gòu)造以及計算來保證的。當(dāng)梁的設(shè)置與構(gòu)造滿足下面要求時，規(guī)范

31、規(guī)定可以不需要計算梁的整體穩(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。（但在施工階段可能剛度不足）(2)工字形截面簡支梁受壓翼緣自由長度l1與其寬度b1之比不超過書表5-3所列數(shù)值時。1、梁的整體穩(wěn)定的保證跨中無側(cè)向支點的梁跨中有側(cè)向支點的梁，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支梁不需驗算整體穩(wěn)定性的最大l1/b1值132016第53頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三應(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)動的支承條件。第四節(jié) 梁的截面設(shè)計梁高度的確定最小高度、最大高度及經(jīng)濟(jì)高度。

32、一、單向彎曲型鋼梁一般不驗算腹板抗剪，按抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定計算所需的截面模量或二、雙向彎曲型鋼梁按強(qiáng)度計算穩(wěn)定計算（按經(jīng)驗）第54頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第五節(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55頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三設(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

33、止局部壓力引起的腹板屈曲。時，（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)按計算配置橫向加勁肋。（2）當(dāng)（受壓翼緣轉(zhuǎn)動受約束，如有剛性鋪板、制動板或焊有鋼軌時）（3）當(dāng)（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時）或按計算需要時， 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，必要時宜在受壓區(qū)配置短向加勁肋。有局部壓應(yīng)力（c0）的梁，應(yīng)按構(gòu)造配置第56頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三（4）在任何情況下，均應(yīng)滿足： 注意：h0為腹板的計算高度，對于單軸對稱梁，當(dāng)確定是否要配置縱向加勁肋時，h0應(yīng)取腹板受壓區(qū)高度的2倍。（5）在支

34、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。加勁肋的配置計算p119加勁肋的構(gòu)造p121考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的計算第八節(jié) 梁的拼接和連接一、梁的拼接梁拼接有：工廠拼接；工地拼接（略）第57頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第六章 拉彎與壓彎構(gòu)件學(xué)習(xí)的目的和要求：了解實腹柱、格構(gòu)柱、雙向壓彎構(gòu)件，柱頭和柱腳設(shè)計的基本構(gòu)造和設(shè)計方法。掌握拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計算、剛度計算，壓彎桿件的整體穩(wěn)定計算，實腹式壓彎桿件的局部穩(wěn)定計算；理解框架柱計算長度的確定，框架中梁與柱的連接；柱腳的計算。掌握壓彎

35、構(gòu)件的強(qiáng)度計算，壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計算；掌握框架柱計算長度的確定，了解壓彎構(gòu)件柱腳的計算。 第58頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第六章 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)定截面形式實腹式、格構(gòu)式（一般選用綴條式）（1）一般情況下拉彎構(gòu)件 強(qiáng)度計算; 剛度計算（限制長細(xì)比）。（2） 壓彎構(gòu)件 強(qiáng)度計算； 剛度計算（限制長細(xì)比、限制撓度值）； 整體穩(wěn)定（彎矩作用平面內(nèi)與平面外穩(wěn)定）； 局部穩(wěn)定計算。 拉彎、壓彎構(gòu)件的計算內(nèi)容第59頁，共74

36、頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第二節(jié) 拉、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度理解公式中的號意義與應(yīng)用（單對稱截面，彎矩作用在對稱軸平面內(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)度計算用凈截面幾何特性 （2）塑性發(fā)展系數(shù)：x、y，同梁；當(dāng)需要計算疲勞的構(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x=1.0第60頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三二、拉、壓彎構(gòu)件的剛度對于拉彎和壓彎構(gòu)件的剛度要求有兩方面的要求：（1）對于桿件的長細(xì)比控制，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，對于拉桿和壓桿的剛度要

37、求，控制長細(xì)比不超過規(guī)定值。 （2）對于柱要求控制水平位移。如： 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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 無橋式吊車的單層框架的柱頂位移 H/150 有橋式吊車的單層框架的柱頂位移 H/400 多層框架的柱頂位移 H/500 多層框架的層間相對位移 h/400 第61頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第三節(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)定的計算（實用公式）mx，tx為等效彎矩系數(shù)，根據(jù)荷載形式確定。jb 按等近似計算公式計算，不需考慮當(dāng) jb 0.6時的修正

38、。第62頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三應(yīng)力梯度的概念 梁： 軸力構(gòu)件： 拉、壓彎構(gòu)件：第四節(jié) 實腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定翼緣的局部穩(wěn)定受力簡單，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、對于工字形截面： 當(dāng)0a01.6時，當(dāng)1.6a02.0時，第63頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三翼緣的局部穩(wěn)定受力簡單，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

39、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軸作用。彎矩繞實軸作用時，整體穩(wěn)定計算同實腹式截面，但平面外穩(wěn)定計算時，穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)按換算長細(xì)比0 x計算，梁彎穩(wěn)定系數(shù)b1.0。第64頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三彎矩繞實軸作用時：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)定不需驗算，但需保證單肢 的兩向穩(wěn)定性。單肢穩(wěn)定分肢相同時驗算較大分肢；分肢不同時應(yīng)分 別驗算兩單肢。綴材設(shè)計按實際剪力及 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65頁，共74頁，2022年，5月20日，

40、23點13分，星期三 第六節(jié) 壓彎構(gòu)件的計算長度 對于框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計有兩種方法，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，就是在計算中考慮結(jié)構(gòu)的實際位移計算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定?？蚣苤挠嬎汩L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算長度） （2）所有框架柱同時喪失穩(wěn)定，即所有框架柱同時達(dá)到臨界荷載； （3）失穩(wěn)時橫梁、柱兩端的轉(zhuǎn)角相等H0=H 應(yīng)當(dāng)分別考慮有側(cè)移、無側(cè)移 計算長度與柱頂、柱底，梁柱線剛度比有關(guān) 應(yīng)當(dāng)分別考慮柱腳剛接、鉸接第66頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三 當(dāng)按一階彈性分析計算內(nèi)力時，計算長度系數(shù)，用有側(cè)移框架柱的表查得； 強(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； Nbi，N0i 層間所有柱用無側(cè)移框架柱和有側(cè)移框架柱計算長度算得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和。當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)的剛度Sb不滿足上式時為弱支撐框架。（1）無支撐純框架（2）有支撐框架 弱支撐框架（當(dāng)Sb不滿足上式時），此時柱的穩(wěn)定系數(shù)為式中 、 按無側(cè)移和有側(cè)移框架柱算得的穩(wěn)定系數(shù)。 第67頁，共74頁，2022年，5月20日，23點13分，星期三第七節(jié) 框架中梁與柱的連接