鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工課件

鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)鋼結(jié)構(gòu)施工我國建筑鋼結(jié)構(gòu)回顧2.十五期間建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展重點3.工程實例1.我國建筑鋼結(jié)構(gòu)回顧1956年國家頒發(fā)

《1956年設(shè)計技術(shù)組織措施計劃綱要》強調(diào)最大限度采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，盡量節(jié)約鋼材

*1.我國建筑鋼結(jié)構(gòu)回顧1987年國家頒發(fā)

《在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中合理使用鋼材的若干規(guī)定》規(guī)定“通過合理選擇結(jié)構(gòu)類型以節(jié)約鋼材，降低造價”*1.我國建筑鋼結(jié)構(gòu)回顧1985年~1995年間我國鋼產(chǎn)量達(dá)到

5，000~8，000萬噸/年已具備逐步發(fā)展建筑鋼結(jié)構(gòu)的條件，但技術(shù)政策尚未調(diào)整。*1.我國建筑鋼結(jié)構(gòu)回顧1996年我國預(yù)期鋼產(chǎn)量將達(dá)到或超過

1億噸/年建設(shè)部編制了

《1996~2020年建筑技術(shù)發(fā)展政策》

提出了“合理使用鋼材，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)制造與安裝施工新技術(shù)”*1.我國建筑鋼結(jié)構(gòu)回顧1998年建設(shè)部編頒發(fā)的

《建筑業(yè)推廣應(yīng)用10項新技術(shù)》其中第八項為“鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)”

*1.我國建筑鋼結(jié)構(gòu)回顧1999年成立了“建筑用鋼技術(shù)協(xié)調(diào)組”，并成立了相應(yīng)的“鋼結(jié)構(gòu)專家組”與“鋼筋混凝土專家組”*1.我國建筑鋼結(jié)構(gòu)回顧1999年后

“建筑用鋼技術(shù)協(xié)調(diào)組”制定了有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)政策：《鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則》及《國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》明確了今后建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展重點*2.十五期間建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展重點*3.工程實例

——杭州國際機場航站樓（土法吊裝）*3.工程實例

——杭州國際機場航站樓（土法吊裝）*3.工程實例

——杭州國際機場航站樓（土法吊裝）*3.工程實例

——深圳機場二期航站樓鋼結(jié)構(gòu)安裝

（滑移法）*3.工程實例

——深圳機場二期航站樓鋼結(jié)構(gòu)安裝

（滑移法）*3.工程實例

——深圳機場二期航站樓鋼結(jié)構(gòu)安裝

（滑移法）*3.工程實例

——深圳機場二期航站樓鋼結(jié)構(gòu)安裝

（滑移法）*3.工程實例

——深圳機場二期航站樓鋼結(jié)構(gòu)安裝

（滑移法）*3.工程實例

——深圳機場

二期航站樓

鋼結(jié)構(gòu)安裝

（滑移法）*3.工程實例

——地王大廈

鋼結(jié)構(gòu)安裝*3.工程實例

——地王大廈鋼

結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)*3.工程實例

——金茂大廈

鋼結(jié)構(gòu)安裝

的校正*3.工程實例

——金茂大廈鋼結(jié)構(gòu)安裝的校正*3.工程實例

——金茂大廈鋼結(jié)構(gòu)安裝的校正*

*3.工程實例

——香港國際機場屋頂?shù)跹b施工

*3.工程實例

——香港國際機場屋頂?shù)跹b施工

*3.工程實例

——香港國際機場屋頂?shù)跹b施工

*3.工程實例

——中山大學(xué)風(fēng)雨球場索拱結(jié)構(gòu)施工

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*鋼屋蓋結(jié)構(gòu)鋼屋蓋的類別包括：概述平面鋼屋架空間桁架：網(wǎng)架§7.1

鋼屋蓋的組成鋼屋蓋由屋面、屋架和支撐組成。

7.1.1屋蓋結(jié)構(gòu)體系屋面板屋架檁條其它：托架、天窗、檁條等。

房屋橫向剛度大，整體性、耐久性好；屋面板自重大，屋蓋及下部結(jié)構(gòu)用料多，對抗震不利。屋架間距靈活，構(gòu)件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構(gòu)件數(shù)量多，整體剛度差。無檁體系：有檁體系：一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架上。常用于輕型屋面材料的情況。3.滿足制造、安裝和運輸要求·構(gòu)造簡單，桿件夾角30°～60°；·桿件與節(jié)點數(shù)量少；·分段制造，便于運輸與安裝；確定屋架形式的原則：1.滿足使用要求屋架外形應(yīng)與屋面材料的排水要求相適應(yīng)。7.1.2屋架的形式2.滿足經(jīng)濟要求·

屋架外形應(yīng)盡量和彎矩圖接近，使上下弦桿內(nèi)力沿跨度方向分布較均勻，腹桿受力較??；·腹桿的布置宜使短桿受壓，長桿受拉；·荷載布置在節(jié)點上，減少弦桿局部受彎。①按腹桿布置方式不同有：

·芬克式特點：長腹桿受拉，短腹桿受壓，受力合理，應(yīng)用廣泛。1．三角形屋架桿件數(shù)量少，節(jié)點數(shù)量少，受壓桿較長，但抗震性能優(yōu)于芬克式屋架，適用于跨度小于18m的屋架?！涡笔礁箺U和節(jié)點數(shù)量較多，長腹桿受拉，但夾角小，適用于下弦設(shè)置天棚的屋架?！と俗质舰圻m用范圍：跨度小，坡度大、采用輕型屋面材料的有檁體系。②特點：·外形和彎矩圖不相適應(yīng)，弦桿內(nèi)力分布不均勻，近支座處內(nèi)力大，近跨中處小，橫向剛度小?！ど舷孪医唤切。斯?jié)點構(gòu)造復(fù)雜?？蓪⑸舷一蛳孪腋淖?yōu)檎劬€形或陡坡梯形，以改善受力和節(jié)點構(gòu)造。①按腹桿布置方式不同有：·人字式2．梯形屋架特點：腹桿總長度短，節(jié)點少。按支座斜桿與弦桿組成的支承點在下弦或在上弦又可分為下承式和上承式兩種。上承式下承式·再分式特點：可避免節(jié)間直接受荷（非節(jié)點荷載）?！涡睏U式

特點：多數(shù)腹桿受壓，桿件數(shù)量多，總長大，應(yīng)用少。②特點外形和彎矩圖比較接近，弦桿內(nèi)力沿跨度分布較均勻，用料經(jīng)濟，應(yīng)用廣泛。③適用范圍適用于屋面坡度平緩且跨度較大時的無檁屋蓋結(jié)構(gòu)。④屋架高度梯形屋架的中部高度一般為（1/10～1/8）L，與柱剛接的梯形屋架，端部高度一般為（1/16～1/12）L，通常取為2.0～2.5m。與柱鉸接的梯形屋架，端部高度可按跨中經(jīng)濟高度和上弦坡度決定。3.人字形桁架上、下弦可為平行，坡度為1/20～1/10，節(jié)點構(gòu)造較為統(tǒng)一；上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以改善屋架受力情況。跨中高度一般為2.0～2.5m，跨度大于36m時可取較大高度但不宜超過3m；端部高度一般為跨度的1/18～1/12。4.平行弦屋架

上、下弦桿水平，桿件和節(jié)點規(guī)格化、便于制造。屋架的外形和彎矩圖分布不接近，弦件內(nèi)力分布不均勻。一般用于托架和支撐體系。平面屋架在屋架平面外的剛度和穩(wěn)定性很差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)?！?.2屋蓋支撐

上弦橫向水平支撐下弦橫向水平支撐下弦縱向水平支撐垂直支撐系桿

組成檁條屋面板①保證屋蓋的整體性，提高空間剛度

僅由平面桁架、檁條及屋面材料組成的屋蓋結(jié)構(gòu)，是一個不穩(wěn)定的體系，如果將某些屋架在適當(dāng)部位用支撐連系起來，成為穩(wěn)定的空間體系，其余屋架再由檁條或其他構(gòu)件連接在這個空間穩(wěn)定體系上，就保證了整個屋蓋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。②避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的振動支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支撐點，減小弦桿出平面外的計算長度。③承擔(dān)和傳遞水平荷載（如縱向和橫向風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震作用等）。④保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來組成一個基本空間穩(wěn)定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進行其他構(gòu)件的安裝。7.2.1支撐的作用7.2.2支撐的布置上弦橫向水平支撐一般應(yīng)設(shè)置在房屋兩端或縱向溫度區(qū)段兩端的第一柱間或第二柱間，其最大間距為60m，否則在中間應(yīng)增設(shè)一道或幾道支撐。有時可將其布置在第二個柱間，但在第一個柱間要設(shè)置剛性系桿以支持端屋架和傳遞端墻風(fēng)力。1．上弦橫向水平支撐2．下弦橫向水平支撐當(dāng)屋架間距<12m時，尚應(yīng)在屋架下弦設(shè)置橫向水平支撐，一般和上弦橫向水平支撐布置在同一柱間以形成空間穩(wěn)定體系的基本組成部分。但當(dāng)屋架跨度比較?。?lt;18m）又無吊車或其他振動設(shè)備時，可不設(shè)下弦橫向水平支撐。3．縱向水平支撐當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設(shè)有支承中間屋架的托架，或設(shè)有重級或大噸位的中級工作制橋式吊車等較大振動設(shè)備時，均應(yīng)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐。

一般情況可以省掉。屋架間距<12m時，通常布置在屋架下弦平面。屋架間距≥12m時，宜布置在屋架的上弦平面內(nèi)。下弦縱向水平支撐垂直支撐聯(lián)系屋架上、下弦水平支撐，并和屋架水平支撐一起形成幾何不變的屋蓋空間結(jié)構(gòu)，是上弦橫向水平支撐的支承點，在屋蓋安裝過程中保證屋蓋穩(wěn)定。屋架的垂直支撐應(yīng)與上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間。4．垂直支撐5．系桿

作用：系桿能保證無橫向水平支撐的所有屋架在上弦桿平面外的穩(wěn)定和安裝時屋架的穩(wěn)定，第一柱間的剛性系桿能將山墻的風(fēng)荷載傳到橫向水平支撐。

設(shè)置：在橫向支撐或垂直支撐節(jié)點處應(yīng)沿房屋通長設(shè)置系桿。在屋架上弦平面內(nèi)，對無檁體系屋蓋應(yīng)在屋脊處和屋架端部處設(shè)置系桿；對有檁體系只在有縱向天窗下的屋脊處設(shè)置系桿。系桿分剛性系桿（既能受拉也能受壓）和柔性系桿（只能承受拉力）兩種。屋架主要支承節(jié)點處的系桿，屋架上弦脊節(jié)點處的系桿均宜用剛性系桿。屋架支撐為平行弦桁架，其弦桿可兼作支撐桁架的弦桿，斜腹桿一般采用十字交叉式，與弦桿的交角在30o～60o之間。通常橫向水平支撐節(jié)點間的距離為屋架上弦節(jié)間距離的2～4倍，縱向水平支撐的寬度取屋架端節(jié)間的長度，一般為6m左右。

支撐中的交叉斜桿以及柔性系桿按拉桿設(shè)計，通常用單角鋼做成；非交叉斜桿、弦桿、橫桿以及剛性系桿按壓桿設(shè)計，宜采用雙角鋼做成的T形截面或十字形截面，其中橫桿和剛性系桿常用十字形截面使在兩個方向具有等穩(wěn)定性。屋蓋支撐受力較小，截面尺寸一般由桿件容許長細(xì)比和構(gòu)造要求決定。7.2.3支撐的計算和構(gòu)造§7.3

簡支屋架設(shè)計7.3.1

屋架的內(nèi)力分析

屋架上的荷載包括恒載、活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、積灰荷載及懸掛荷載等。

（1）基本假定

通常將荷載集中到節(jié)點上，并假定屋架各桿均為理想直桿，各桿軸線在同一平面內(nèi)且匯交于節(jié)點中心，各節(jié)點均為理想鉸接，忽略實際節(jié)點產(chǎn)生的次應(yīng)力。

（2）節(jié)間荷載引起的局部彎矩節(jié)間荷載作用的屋架，除把節(jié)間荷載分配到相鄰節(jié)點外，還應(yīng)計算節(jié)間荷載引起的局部彎矩。0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0（3）內(nèi)力計算與荷載組合①全跨恒載+全跨活載：即全跨永久荷載+全跨屋面活載或雪荷載（取較大值）+全跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。②全跨恒載+半跨活載：即全跨永久荷載+半跨屋面活載（或半跨雪荷載）+半跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。③采用大型混凝土屋面板的屋架，尚應(yīng)考慮安裝時可能的半跨荷載：即屋架、支撐和天窗自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載。

屋架上、下弦桿和靠近支座的腹桿由①作用時會引起桿件的最不利內(nèi)力；跨中附近的腹桿可能由②③兩種荷載組合控制。B.中間腹桿：兩端或一端嵌固程度較大，視為彈性嵌固。lox=0.8l(1)在桁架平面內(nèi)A.弦桿、支座斜桿、支座豎桿：本身線剛度大，但兩端節(jié)點嵌固程度較低，視為兩端鉸接桿件。

lox=l7.3.2桿件的計算長度和容許長細(xì)比1.桿件的計算長度下弦桿：取縱向水平支撐節(jié)點與系桿或系桿與系桿之間的距離。腹桿：由于節(jié)點在平面外剛度很小，對桿件嵌固作用較小，故腹桿兩端視為鉸接，則lOy=l(2)在桁架平面外取決于弦桿側(cè)向支承點間距離。上弦桿無檁方案:有檁方案:能保證大型屋面板三點與上弦桿焊接時:lOy=l11（l11≤3m）l11—

兩塊屋面板寬度。檁條與支撐點交叉不連接時：lOy=l1檁條與支撐點交叉連接時：lOy=l1/2

單面連接的單角鋼和雙角鋼組成的十字形桿件，受力后有可能斜向失穩(wěn)，由于兩端節(jié)點有一定的嵌固作用，故斜平面計算長度略作折減(支座斜桿和支座豎桿除外），l0=0.9l(4)其他如桁架受壓弦桿側(cè)向支承點間的距離為兩倍節(jié)間長度，且兩節(jié)間弦桿內(nèi)力不等時，該弦桿在桁架平面外的計算長度按下式計算：

，

式中：Nl——較大的壓力，計算時取正值；N2——較小的壓力或拉力，計算時壓力取正值，拉力取負(fù)值但不小于0.5ll(3)腹桿在斜平面內(nèi)的計算長度確定桁架弦桿和單系腹桿的長細(xì)比時，其計算長度應(yīng)按下表規(guī)定采用。項次彎曲方向弦桿腹桿支座斜桿和支座豎桿其他腹桿1在桁架平面內(nèi)ll0.8l2在桁架平面外l1ll3斜平面－l0.9ll—

構(gòu)件的幾何長度（節(jié)點中心間距離）；l1—

桁架弦桿側(cè)向支承點間的距離；2.桿件的容許長細(xì)比規(guī)范中對拉桿和壓桿都規(guī)定了容許長細(xì)比。7.3.3桿件的截面形式對軸心受壓桿件，宜使桿件對兩個主軸有相近的穩(wěn)定性，即可使兩方向的長細(xì)比接近相等?；旧喜捎糜蓛蓚€角鋼組成的T形截面或十字形截面形式的桿件，也可用H型鋼剖開而成的T形鋼代替雙角鋼組成的T形截面。受力較小的次要桿件可采用單角鋼。當(dāng)=時，可采用兩個等邊角鋼截面或TM截面；通常采用不等邊角鋼短肢相連的截面，或TW型截面以滿足長細(xì)比要求。上弦桿：有節(jié)間荷載時，可采用不等邊角鋼長肢相連或TN型截面。無節(jié)間荷載時，宜采用不等邊角鋼短肢相連的截面；下弦桿：受力很小的腹桿（如再分桿等次要桿件），可采用單角鋼截面。支座斜桿：其他一般腹桿：宜采用等邊角鋼相并的截面；連接垂直支撐的豎腹桿宜采用兩個等邊角鋼組成的十字形截面；=時，宜采用不等邊角鋼長肢相連或等邊角鋼的截面。由雙角鋼組成的T形或十字形截面桿件按實腹式桿件進行計算，必須每隔一定距離在兩個角鋼間加設(shè)填板。雙角鋼桿件的填板：填板的間距對壓桿l1≤40i1，拉桿l1≤80i1；在T形截面中，i1為一個角鋼對平行于填板自身形心軸的回轉(zhuǎn)半徑；在十字形截面中，填板應(yīng)沿兩個方向交錯放置，i1為一個角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，在壓桿的桁架平面外計算長度范圍內(nèi)，至少應(yīng)設(shè)置兩塊填板。填板的寬度一般取50～80mm；填板的長度：對T形截面應(yīng)比角鋼肢伸出10～20mm，對十字形截面則從角鋼肢尖縮進10～15mm。填板的厚度與桁架節(jié)點板相同。7.3.4桿件的截面選擇1.一般原則①應(yīng)優(yōu)先選用肢寬而薄的板件或肢件組成的截面，一般板件或肢件的最小厚度為5mm。②角鋼桿件或T型鋼的懸伸肢寬不得小于45mm。直接與支撐或系桿相連的最小肢寬，應(yīng)根據(jù)連接螺栓的直徑d而定。③屋架節(jié)點板（或T型鋼弦桿的腹板）的厚度，對單壁式屋架，可根據(jù)腹桿的最大內(nèi)力（對梯形和人字形屋架）或弦桿端節(jié)間內(nèi)力（對三角形屋架），按教材表7-3選用。④跨度較大的桁架（≥24m）與柱鉸接時，弦桿宜根據(jù)內(nèi)力變化改變截面，半跨內(nèi)一般只改變一次。⑤同一屋架的型鋼規(guī)格不宜太多，以便訂貨。⑥當(dāng)連接支撐等的螺栓孔在節(jié)點板范圍內(nèi)且距節(jié)點板邊緣距離≥100mm時，計算桿件強度可不考慮截面的削弱。軸心受拉桿件應(yīng)驗算強度和長細(xì)比要求。軸心受壓桿件和壓彎構(gòu)件要計算強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和長細(xì)比。⑦單面連接的單角鋼桿件，在按軸心構(gòu)件計算其強度或穩(wěn)定以及連接時，鋼材和連接的強度設(shè)計值應(yīng)乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。2.桿件的截面選擇7.3.5鋼桁架的節(jié)點設(shè)計1.節(jié)點設(shè)計的一般要求①以桁架桿件的形心線為軸線并在節(jié)點處相交于一點，肢背至軸線的距離為5mm的倍數(shù)。②節(jié)點處，腹桿與弦桿或腹桿與腹桿之間焊縫的凈距，不宜小于10mm，或者桿件之間的空隙不小于15～20mm。③角鋼端部的切割一般垂直于其軸線。有時允許切去一肢的部分，但不允許將一個肢完全切去而另一肢伸出的斜切。④節(jié)點板的外形應(yīng)簡單而規(guī)則，至少宜有兩邊平行，如矩形、平行四邊形和直角梯形等。節(jié)點板邊緣與桿件軸線的夾角不應(yīng)小于15°。2.角鋼桁架的節(jié)點設(shè)計①一般節(jié)點一般節(jié)點是指無集中荷載和無弦桿拼接的節(jié)點

節(jié)點板的平面尺寸，一般應(yīng)根據(jù)桿件截面尺寸和腹桿端部焊縫長度畫出大樣圖來確定。肢背焊縫：≥腹桿與節(jié)點板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節(jié)點板應(yīng)伸出弦桿10～15mm以便焊接。弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，應(yīng)考慮承受弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力之差，按下式計算:通常因ΔN很小，實際所需的焊腳尺寸可由構(gòu)造要求確定，并沿節(jié)點板全長滿焊。肢尖焊縫：≥為便于大型屋面板或檁條的放置，常將節(jié)點板縮進上弦角鋼背，縮進距離不宜小于(0.5t+2)mm，也不宜大于節(jié)點板厚度t。②角鋼桁架有集中荷載的節(jié)點角鋼背凹槽的塞焊縫可假定只承受屋面集中荷載，按下式計算其強度：式中：Q—節(jié)點集中荷載垂直于屋面的分量；

——焊腳尺寸，?。?.5t；

——正面角焊縫強度增大系數(shù)。一般因Q不大，按構(gòu)造滿焊計算時應(yīng)考慮偏心彎矩M＝ΔN·e（e為角鋼肢尖至弦桿軸線距離），按下列公式計算：式中——肢尖焊縫的焊腳尺寸。弦桿角鋼肢尖與節(jié)點板的連接焊縫承受弦桿相鄰節(jié)間的內(nèi)力差當(dāng)節(jié)點板向上伸出不妨礙屋面構(gòu)件的放置，或因相鄰弦桿節(jié)間內(nèi)力差ΔN較大，肢尖焊縫不滿足強度要求時，可將節(jié)點板部分向上伸出或全部向上伸出。此時弦桿與節(jié)點板的連接焊縫應(yīng)按下列公式計算：肢背焊縫：肢尖焊縫：式中：、——伸出肢背的焊縫焊腳尺寸和計算長度；

普通螺栓的連接一、普通螺栓的連接構(gòu)造螺栓的規(guī)格與表示鋼結(jié)構(gòu)一般選用C級（粗制）六角螺母螺栓，標(biāo)識用M和工程直徑（mm）表示，例如M16、M20等螺栓的排列螺栓的各距應(yīng)滿足規(guī)定的要求（P71~72，表3.5~8）二、受力性能與計算1、受力分類螺栓根據(jù)作用不同，按螺栓受力可以分為：受剪、受拉及剪拉共同作用2、受剪連接受力性能與破壞形式五種破壞形式螺栓受剪破壞孔壁擠壓破壞連接板凈截面破壞螺栓受彎破壞連接板沖剪破壞單個受剪螺栓的承載力計算螺栓抗剪：孔壁承壓：最大承載力：軸力作用受剪螺栓群的連接計算受力特性：沿受力方向，受力分配不均，兩端大中間小，在一定范圍內(nèi)，靠塑變可以均布內(nèi)力，過大時，設(shè)計計算時仍按均布，但強度需乘折減系數(shù)β，當(dāng)l1≥15d0時：

當(dāng)l1≥60d0時β＝0.7連接所需螺栓數(shù)量：連接板凈截面強度扭矩、軸力及剪力共同作用受剪螺栓群計算扭矩作用：軸力及剪力作用軸力扭矩共同作用下最大受力螺栓受拉螺栓連接受力性能與承載力受彎矩作用螺栓連接計算M、N共同作用（偏心受拉）螺栓計算小偏心：大偏心:拉剪共同作用螺栓連接計算注：此類連接因無支托板，一般應(yīng)考慮精制螺栓連接，以減少連接變形。第七節(jié)高強度螺栓連接一、概述按受力特性分：摩擦型與承壓型抗剪連接時摩擦型以板件間最大摩擦力為承載力極限狀態(tài)；承壓型允許克服最大摩擦力后，以螺桿抗剪與孔壁承壓破壞為承載力極限狀態(tài)（同普通螺栓）。受拉時兩者無區(qū)別。高強螺栓采用Ⅱ級孔，便于施工。受傳力機理的要求，構(gòu)造上除連接板的邊、端距≥1.5d0外其它同普通螺栓。高強螺栓的材料與強度等級由高強材料經(jīng)熱處理制成，按強度等級分10.9與8.8級。10.9級一般為20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2，fu/fy≥0.9；8.8級一般為45＃鋼制成，fu≥800N/mm2，fu/fy≥0.8。高強螺栓的預(yù)拉力（P85表3.9）二、摩擦型高強螺栓連接計算受剪連接計算一個螺栓抗剪承載力連接所需螺栓數(shù)凈截面強度：考慮50％孔前傳力受拉連接高強螺栓計算由于高強螺栓的基本承載力為摩擦力，而摩擦力預(yù)正壓力有關(guān)，為保證板件間保留一定的壓緊力《規(guī)范》規(guī)定:受彎連接結(jié)算（形心軸在中排）拉、剪共同作用連接計算三、承壓型高強螺栓連接受力性能同普通螺栓，拉剪作用時以栓桿抗剪及孔壁承壓承力；受拉同摩擦型，計算公式總結(jié)如表3.11。本章重點1、角焊縫的構(gòu)造與計算；2、焊接殘余應(yīng)力與變形的產(chǎn)生機理與影響；2、普通螺栓受剪連接的破壞形式與機理；3、高強螺栓連接的構(gòu)造與計算。第四章軸心受力構(gòu)件第一節(jié)概述第二節(jié)軸心受力構(gòu)件的強度與剛度第三節(jié)實腹式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定第四節(jié)實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第五節(jié)實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計第六節(jié)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件第一節(jié)概述軸心受力構(gòu)件分軸心受拉及受壓兩類構(gòu)件，作為一種受力構(gòu)件，就應(yīng)滿足承載能力與正常使用兩種極限狀態(tài)的要求。正常使用極限狀態(tài)的要求用構(gòu)件的長細(xì)比來控制；承載能力極限狀態(tài)包括強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定三方面的要求。穩(wěn)定問題是鋼構(gòu)件的重點問題，所有鋼構(gòu)件都涉及到穩(wěn)定問題，是鋼構(gòu)件設(shè)計的重點與難點。本章將簡單講述鋼結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論的一般概念，為下序章節(jié)打基礎(chǔ)。軸心受力構(gòu)件的截面分：實腹式與格構(gòu)式兩類（P97圖4.2）實腹式又分型鋼截面（包括普通型鋼與薄壁型鋼），組合截面（鋼板組合與型鋼組合截面）格構(gòu)式截面又分綴條式截面與綴板式截面第二節(jié)軸心受力構(gòu)件的強度與剛度一、軸心受力構(gòu)件的強度以凈截面的平均應(yīng)力強度為準(zhǔn)則：即二、軸心受力構(gòu)件的剛度以構(gòu)件的長細(xì)比來控制，即第三節(jié)實腹式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定一、穩(wěn)定問題的概述所謂的穩(wěn)定是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受載變形后，所處平衡狀態(tài)的屬性。如圖4.4，穩(wěn)定分穩(wěn)定平衡、隨遇平衡、不穩(wěn)定平衡。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失穩(wěn)實際上為從穩(wěn)定平衡狀態(tài)經(jīng)過臨界平衡狀態(tài)，進入不穩(wěn)定狀態(tài)，臨界狀態(tài)的荷載即為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的穩(wěn)定極限荷載，構(gòu)件必須工作在臨界荷載之前。

穩(wěn)定問題為鋼結(jié)構(gòu)的重點問題，所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均件均存在穩(wěn)定問題，穩(wěn)定問題分構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。二、理想軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)

1、理想條件：絕對直桿、材料均質(zhì)、無荷載偏心、無初始應(yīng)力、完全彈性。

2、典型失穩(wěn)形式（p101，圖4.5）彎曲失穩(wěn)－只有彎曲變形；扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)－只有扭轉(zhuǎn)變形。彎扭失穩(wěn)－彎曲變形的同時伴隨有扭轉(zhuǎn)變形。單對稱截面繞對稱軸（或不對稱截面）彎曲失穩(wěn)時，由于截面的形心（內(nèi)力作用點）與剪心（截面的扭轉(zhuǎn)中心）不重合，截面內(nèi)的內(nèi)力分量相對于剪心產(chǎn)生偏心產(chǎn)生扭矩，從而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。失穩(wěn)承載力低于彎曲失穩(wěn)承載力。只有類似于十字型截面扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)承載力小于彎曲失穩(wěn)承載力，其他截面一般來說彎曲穩(wěn)定承載力均大于扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)承載力。3、理想構(gòu)件的彈性彎曲失穩(wěn)根據(jù)右圖列平衡方程解平衡方程：得4、理想構(gòu)件的彈塑性彎曲失穩(wěn)構(gòu)件失穩(wěn)時如果截面應(yīng)力超出彈性極限，則構(gòu)件進入彈塑性工作階段，這時應(yīng)按切線模量理論進行分析3、實際構(gòu)件的整體穩(wěn)定實際構(gòu)件與理想構(gòu)件間存在著初始缺陷，缺陷主要有：初始彎曲、殘余應(yīng)力、初始偏心。⑴、初始彎曲的影響⑵、初始偏心的影響⑶、殘余應(yīng)力的影響前面已講：鋼構(gòu)件在軋制、焊接、剪切等過程中，會在鋼構(gòu)件中產(chǎn)生內(nèi)部自相平衡的殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力對構(gòu)件的強度無影響，但會對構(gòu)件的穩(wěn)定承載力產(chǎn)生不利影響。注：殘余應(yīng)力對弱軸的影響大于對強軸的影響4、實際軸壓構(gòu)件的工程計算方法初始彎曲與初始偏心的影響規(guī)律相同，按概率理論兩者同時取最大值的幾率很小，工程中把初彎曲考慮為最大（桿長的千分之一）以兼并考慮初彎曲的影響；按彎曲失穩(wěn)理論計算，考慮彎扭失穩(wěn)的影響，同時考慮殘余應(yīng)力的影響，根據(jù)各類影響因素的不同將構(gòu)件截面類型分為a、b、c及d四類（詳見p112，圖4.16及p113，表4.4a）。

a類為殘余應(yīng)力影響較小，c類為殘余應(yīng)力影響較大，并有彎扭失穩(wěn)影響，a、c類之間為b類，d類厚板工字鋼繞弱軸。

《規(guī)范》計算公式

ψ按λ計算

梁（受彎構(gòu)件）第一節(jié)概述梁主要是用作承受橫向荷載的實腹式構(gòu)件（格構(gòu)式為桁架），主要內(nèi)力為彎矩與剪力；梁的正常使用極限狀態(tài)為控制梁的撓曲變形；梁的承載能力極限狀態(tài)包括：強度、整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性；梁的截面主要分型鋼與鋼板組合截面梁格形式主要有：簡式梁格（單一梁）、普通梁格（分主、次梁）及復(fù)式梁格（分主梁及橫、縱次梁），具體詳見P141圖5.2第二節(jié)梁的強度與剛度一、梁的強度梁在荷載作用下將產(chǎn)生彎應(yīng)力、剪應(yīng)力，在集中荷載作用處還有局部承壓應(yīng)力，故梁的強度應(yīng)包括：抗彎強度、抗剪強度、局部成壓強度，在彎應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力共同作用處還應(yīng)驗算折算應(yīng)力。1、抗彎強度彈性階段：以邊緣屈服為最大承載力彈塑性階段：以塑性鉸彎矩為最大承載力彈性最大彎矩塑性鉸彎矩截面形狀系數(shù)梁的《規(guī)范》計算方法以部分截面發(fā)展塑性（1/4截面）為極限承載力狀態(tài)單向彎曲雙向彎曲式中：γ為塑性發(fā)展系數(shù)，按P143，表5.1b1/t≥13及直接承受動力荷載時γ=1.0二、抗剪強度三、腹板局部壓應(yīng)力四、折算應(yīng)力兩σ同號取1.1，異號取1.2五、梁的剛度控制梁的撓跨比小于規(guī)定的限制（為變形量的限制）第三節(jié)梁的整體穩(wěn)定一、梁的失穩(wěn)機理梁受彎變形后，上翼緣受壓，由于梁側(cè)向剛度不夠，就會發(fā)生梁的側(cè)向彎曲失穩(wěn)變形，梁截面從上至下彎曲量不等，就形成截面的扭轉(zhuǎn)變形，同時還有彎矩作用平面那的彎曲變形，故梁的失穩(wěn)為彎扭失穩(wěn)形式，完整的說應(yīng)為：側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。從以上失穩(wěn)機理來看，提高梁的整穩(wěn)承載力的有效措施應(yīng)為提高梁上翼緣的側(cè)移剛度，減小梁上翼緣的側(cè)向計算長度二、影響梁整體穩(wěn)定的因素主要因素有：截面形式，荷載類型，荷載作用方式，受壓翼緣的側(cè)向支撐。三、整體穩(wěn)定計算表達(dá)式三、梁的整體穩(wěn)定保證措施提高梁的整體穩(wěn)定承載力的關(guān)鍵是，增強梁受壓翼緣的抗側(cè)移及扭轉(zhuǎn)剛度，當(dāng)滿足一定條件時，就可以保證在梁強度破壞之前不會發(fā)生梁的整體失穩(wěn)，可以不必驗算梁的整體穩(wěn)定，具體條件詳見P153四、梁的側(cè)向支撐側(cè)向支撐作用是為梁提供側(cè)向支點，減小側(cè)向計算長度，故要求側(cè)向支撐應(yīng)可靠，能有效地承受梁側(cè)彎產(chǎn)生的側(cè)向力（實際為彎曲剪力），由于側(cè)彎主要是受壓翼緣彎曲引起，同第四章，側(cè)向力可以寫為：如果為支桿應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件計算，同時應(yīng)注意如書P154圖5.11

所示的有效支撐。夾支座：梁為側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，所以支座處應(yīng)采取措施限制梁的扭轉(zhuǎn)。第四節(jié)梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計一、概述同軸壓構(gòu)件一樣，為提高梁的剛度與強度及整體穩(wěn)定承載力，應(yīng)遵循“肢寬壁薄”的設(shè)計原則，從而引發(fā)板件的局部穩(wěn)定承載力問題。翼緣板受力較為簡單，仍按限制板件寬厚比的方法來保證局部穩(wěn)定性。腹板受力復(fù)雜，而且為滿足強度要求，截面高度較大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，會使腹板取值很大，不經(jīng)濟，一般采用加勁肋的方法來減小板件尺寸，從而提高局部穩(wěn)定承載力。圖中：1－橫向加勁肋

2－縱向加勁肋

3－短加勁肋二、翼緣板的局部穩(wěn)定設(shè)計原則－－等強原則按彈性設(shè)計（不考慮塑性發(fā)展γ=1.0），因有殘余應(yīng)力影響，實際截面已進入彈塑性階段，《規(guī)范》取Et=0.7E。若考慮塑性發(fā)展(γ＞1.0），塑性發(fā)展會更大Et=0.5E。當(dāng)時，γ=1.0三、腹板的屈曲屈曲應(yīng)力統(tǒng)一表達(dá)式（k值相見p167，表5.9）剪切應(yīng)力屈曲如不設(shè)加勁肋，a＞＞b，b/a→0，k≈5.34,χ=1.23彎曲應(yīng)力彈性屈曲如不設(shè)加勁肋，k≈23.9,χ=1.66（1.23,扭轉(zhuǎn)不約束）局部壓應(yīng)力彈性屈曲按a/h0=2設(shè)置橫向加勁肋，k≈18.4,η=1.0復(fù)合應(yīng)力作用板件屈曲僅配置橫向加勁肋配有縱向加勁肋的上區(qū)格（偏心受壓）配有縱向加勁肋的下區(qū)格（偏心受壓，σc2≈σc）四、加勁肋的配置與構(gòu)造1、配置規(guī)定（P169，表5.10）2、加勁肋的構(gòu)造橫向加勁肋貫通，縱向加勁肋斷開；橫向加勁肋的間距a應(yīng)滿足，當(dāng)且時，允許縱向加勁肋距受壓翼緣的距離應(yīng)在范圍內(nèi)；上述各式中，h0為梁腹板的計算高度，hc為梁腹板受壓區(qū)高度，對于單對稱截面，前述表5.10中4、5項中有關(guān)縱向加勁肋規(guī)定中的h0應(yīng)取2hc。加勁肋可以成對布置于腹板兩側(cè)，也可以單側(cè)布置，支承加勁肋及重級工作制吊車梁必須兩側(cè)對稱布置。加勁肋必須具備一定剛度，截面尺寸及慣性矩應(yīng)滿足：橫向加勁肋的截面尺寸雙側(cè)布置時單側(cè)布置時：bs不應(yīng)小于上式的1.2倍。截面慣性矩的要求（同時配置橫、縱肋時）橫向肋：縱向肋：當(dāng)時當(dāng)時橫向加勁肋應(yīng)按右圖示切角，避免多向焊縫相交，產(chǎn)生復(fù)雜應(yīng)力場。支承加勁肋構(gòu)造與計算在梁支座處及較大集中荷載作用處，應(yīng)布置支承加勁肋，支承加勁肋實際上就是加大的橫向加勁肋，支承加勁肋分梁腹板兩側(cè)成對布置的平板式，及凸緣式兩種。其作用除保證腹板的局部穩(wěn)定外，還應(yīng)承受集中力作用，故除滿足橫向加勁肋的有關(guān)尺寸及構(gòu)造要求外，尚滿足如下所述幾方面承載力的要求。穩(wěn)定性計算注：平板式按b類；凸緣式按c類端面刨平抵緊示應(yīng)驗算端面承壓端面焊接時以及支承肋與腹板的焊縫應(yīng)按第三章方法驗算焊縫強度第四節(jié)鋼梁的設(shè)計一、型鋼梁的設(shè)計1、根據(jù)實際情況計算梁的最大彎距設(shè)計值Mmax；2、根據(jù)抗彎強度，計算所需的凈截面抵抗矩：3、查型鋼表確定型鋼截面4、截面驗算強度驗算：抗彎、抗剪、局部承壓（一般不需驗算折算應(yīng)力強度）；剛度驗算：驗算梁的撓跨比整體穩(wěn)定驗算（型鋼截面局部穩(wěn)定一般不需驗算）。根據(jù)驗算結(jié)果調(diào)整截面，再進行驗算，直至滿足。二、組合梁的截面設(shè)計1、根據(jù)受力情況確定所需的截面抵抗矩2、截面高度的確定最小高度：hmin由梁剛度確定；最大高度：hmax由建筑設(shè)計要求確定；經(jīng)濟高度：he由最小耗鋼量確定；選定高度：hmin≤h≤hmax；h≈he，并認(rèn)為h0≈he3、確定腹板厚度（假定剪力全部由腹板承受），則有：或按經(jīng)驗公式：3、確定翼緣寬度確定了腹板厚度后，可按抗彎要求確定翼緣板面積Af，已工字型截面為例：有了Af

，只要選定b、t中的其一，就可以確定另一值。4、截面驗算強度驗算：抗彎、抗剪、局部承壓以及折算應(yīng)力強度）；剛度驗算：驗算梁的撓跨比；整體穩(wěn)定驗算；局部穩(wěn)定驗算（翼緣板）根據(jù)驗算結(jié)果調(diào)整截面，再進行驗算，直至滿足。根據(jù)實際情況進行加勁肋結(jié)算與布置4、腹板與翼緣焊縫的計算連接焊縫主要用于承受彎曲剪力，單位長度上剪力為：當(dāng)梁上承受固定的集中荷載且未設(shè)支承了時，上翼緣焊縫同時承受剪力T1及集中力F的共同作用，由F產(chǎn)生的單位長度上的力V1為：第六章拉彎與壓彎構(gòu)建第一節(jié)概述第二節(jié)拉彎與壓彎構(gòu)件的強度與剛度第三節(jié)實腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定第四節(jié)實腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定第五節(jié)實腹式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計第六節(jié)格構(gòu)式壓彎構(gòu)件第一節(jié)概述拉彎與壓彎構(gòu)件實際上就是軸力與彎矩共同作用的構(gòu)件，也就是為軸心受力構(gòu)件與受彎構(gòu)件的組合，典型的三種拉、壓彎構(gòu)件如下圖所示。同其他構(gòu)件一樣，拉、壓彎構(gòu)件也需同時滿足正常使用及承載能力兩種極限狀態(tài)的要求。正常使用極限狀態(tài)：滿足剛度要求。承載能力極限狀態(tài)：需滿足強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定三方面要求。截面形式：同軸心受力構(gòu)件，分實腹式截面與格構(gòu)式截面實腹式：型鋼截面與組合截面格構(gòu)式：綴條式與綴板式第二節(jié)拉、壓彎構(gòu)件的強度與剛度一、強度兩個工作階段，兩個特征點彈性工作階段：以邊緣屈服為特征點（彈性承載力）彈塑性工作階段：以塑性鉸彎距為特征點（極限承載力）極限承載力聯(lián)立以上兩式，消去η，則有如下相關(guān)方程

－－軸力單獨作用時最大承載力－－彎距單獨作用時最大承載力如右圖所示，為計算方便，改用線性相關(guān)方程（偏安全）《規(guī)范》公式關(guān)于±號的說明－－如右圖所示對于單對稱截面，彎距繞非對稱軸作用時，會出現(xiàn)兩種控制應(yīng)力狀況。不考慮塑性發(fā)展（γ=1.0）的情況直接承受動力荷載時；格構(gòu)式構(gòu)件，彎距繞虛軸作用時；當(dāng)時。二、剛度一般情況，剛度由構(gòu)件的長細(xì)比控制，即：第三節(jié)實腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定一、概述實腹式壓彎構(gòu)件在軸力及彎距作用下，即可能發(fā)生彎矩作用平面內(nèi)的彎曲失穩(wěn)，也可能發(fā)生彎矩作用平面外的彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)（類似梁）。兩方面在設(shè)計中均應(yīng)保證。二、彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定以右圖示理想的壓彎構(gòu)件為例考慮初彎曲的影響以受壓邊緣纖維屈服為破壞準(zhǔn)則，則有如果M=0，則構(gòu)件變?yōu)檩S心壓桿，