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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,钢 结 构,第一章 概述,第二章 建筑钢材,第三章 钢结构的连接,第四章 轴心受力构件,第五章 梁（受弯构件）,第六章 拉弯与压弯构件,第一章 绪 论,第一节 钢结构的特点与应用,第二节 钢结构的设计原理与方法,第三节 钢结构的发展,第一节 钢结构的特点及应用,一、钢结构的特点,1,、强度高、强重比大；塑性、韧性好；,2,、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高；,3,、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快；,4,、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。,二、,钢结构的应用,1,、重型结构及大跨度建筑结构；,2,、多层、高层及超高层建筑结构；,3,、轻钢结构；,4,、塔桅等高耸结构；,5,、钢混凝土组合结构。,第二节 钢结构的设计原理与方法,结构设计首层规范,建筑结构可靠度设计统一标准,（,GB50068,）,规定：结构的可靠度应采用以概率论为基础的极限状态设计方法分析确定。,钢结构和其他建筑结构一样，遵循“统一标准”要求，采用的也是,以概率论为基础，用分项系数表达的极限状态设,j,计方法,。,极限状态设计方法，在前序课程（如钢混结构、地基与基础等），对此以作详细介绍，此课就不再讲述，认真进行复习。,通过复习应掌握以下概念：结构的极限状态；结构的基本功能要求；结构的可靠度；失效概率；荷载及强度的标准值与设计值。,第三节 钢结构的发展,我国是最早应用钢结构的国家，但是历史的原因致使现代建筑钢结构的应用及发展与发达国家相比，已有相当大的差距，最大的差距在于建筑钢结构。,97,年新发布的,中国建筑技术政策,中强调要重点发展建筑钢结构，国家相关部门也多次发布文件，要求扩大钢结构住宅的市场占有率。,96,年我国钢产量已开始超亿吨，居世界首位，为钢结构发展奠定物质基础，对钢材的使用已由“节约使用”变为“合理用钢”、“加大建筑用钢”。,当今我国建筑业中发展最快的就是钢结构，最缺的人才也是钢结构专业，发展钢结构以带动其它相关产业的发展，已成为建筑业发展的重要任务。,第二章 建筑钢材,第一节 建筑结构用钢的基本要求,第二节 钢材的主要机械性能,第三节 影响钢材性能的主要因素,第四节 建筑结构用钢的种类及选择,第一节 建筑结构用钢的基本要求,钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑结构用钢来说，主要有三方面的要求。,1,、较高的强度：结构的承载力大，所需的截面小，结构的自重轻；,2,、较好的塑性及韧性：塑性好，不易发生脆性破坏；韧性好，利于承受动力荷载；,3,、良好的加工性能与耐久性：包括可焊性、冷弯性能以及耐腐性能；,据上要求,钢结构设计规范,GB50017-2003,推荐承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的,Q235,钢及低合金高强结构钢中的,Q345,、,Q390,和,Q420,钢四种钢材。,第二节 钢材的主要机械性能,一、单向拉伸试验曲线,根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性体考虑，,f,y,定为钢材拉、压强度标准值。,二、钢材的主要机械性能,强度：,f,y,强度设计标准值，设计依据；,f,u,钢材的最大承载强度，安全储备,。,塑性,5,（,10,），,钢材产生塑变时而不发生脆性断裂的能力，便于内力重分布，吸收能量，重要指标。,冷弯性能,90,o,、,180,o,，,在冷加工过程中产生塑性变形时，对产生裂纹的敏感性，是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。,韧性冲击韧性,k,，,钢材在一定温度下塑变及断裂过程中吸收能量的能力，用于表征钢材承受动力荷载的能力（动力指标），按常温（,20,o,）、,零温（,0,o,）、,负温（,-20,o,、,-40,o,）,区分。,可焊性表征钢材焊接后具备良好焊接接头性能的能力不产生裂纹，焊缝影响区材性满足有关要求。,第三节 影响钢材性能的主要因素,1,、化学成份,2,、冶金及轧制,3,、冷作硬化与时效硬化,4,、复杂应力与应力集中,5,、残余应力,6,、温度,1,、化学成份的影响,基本成份为,F,e,，,炭钢中含量占,99,，,C,、,S,i,、,M,n,为杂质元素，,S,、,P,、,N,、,O,为冶炼过程中不易除尽的有害元素。,C,：含,C,使强度,塑性、韧性、可焊性,，应控制在,0.22%,，焊接结构应控制在,0.20%,。,S,i,：含,S,i,适量使强度,其它影响不大，有益，应控制,0.10.3%,M,n,：含,S,i,适量使强度,降低,S,、,O,的热脆影响，改善热加工性能，对其它性能影响不大，,有益,。,S,：,含量,使强度,塑性、韧性、性能冷弯、可焊性,；,高温时使钢材变脆,热脆现象,。,P,：,低温时使钢材变脆,冷脆现象,；其它同,S,O,、,N,：,O,同,S,；,N,同,P,，,控制含量,0.008%,2,、,冶金与轧制的影响,冶金的影响主要为脱氧方法：沸腾钢用,M,n,为脱氧剂，时间快，价格低，质量差；镇静钢用,S,i,为脱氧剂，时间慢，价格高，质量好。,反复的轧制可以改善钢材的塑性，同时可以使钢材中的气孔、裂纹、疏松等缺陷焊合，使金属晶体组织密实，晶粒细化，消除纤维组织缺陷，使钢材的力学性能提高。,3,、,冷作硬化与时效硬化,由于某种因素的影响而使钢材强度提高，塑性、韧性下降，增加脆性的现象称之为,硬化现象,。,冷加工时（常温进行弯折、冲孔剪切等），钢材发生塑性变形从而使钢材变硬的现象称之为,冷作硬化,。,钢材中的,C,、,N,，,随着时间的增长和温度的变化，而形成碳化物和氮化物，使钢材变脆的“老化”现象称之为,时效硬化,。,4,、复杂应力与应力集中的影响,钢材在多向同号应力场作用下，一向的变形受到另一向的限制，而使钢材强度增加，塑性、韧性下降，异号应力场时则相反。,钢构件由于截面的改变以及孔洞、凹槽、裂纹等原因而使构件内产生应力集中，应力集中实际为：局部应力增大并多为同号应力场。,5,、残余应力的影响,钢材在轧制、焊接、切割等过程中会产生在构件内部自相平衡的内力（,P26,图,2.10,）,残余应力虽对构件的强度无影响，但对构件的变形（刚度）、疲劳以及稳定承载力产生不利影响（后续章节中将详细介绍）,。,6,、温度的影响,温度的影响，一般可分正温与负温影响两部分。,正温影响（,P27,，图,2.11,）,总体影响规律为温度上升，钢材的强度降低，塑性、韧性提高，这一现象称之为,热塑现象,，温度达,600,o,左右时，钢材的强度几乎降至为零，而塑性、韧性极大，易于进行热加工，此温度称之为,热煅温度,。,需要说明：钢材在,300,o,左右时，强度提高，塑性、韧性下降，钢材表面呈蓝色，这一反覆现象称之为,蓝脆现象,。钢材在,300,o,以上时应采取,隔热措施,。,负温影响（,P27,，图,2.12,）,随着温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，脆性增大，称之为,低温冷脆,，当温度降至某一特定温度时钢材的脆性急剧增大，称此温度点为,转脆温度,。,第四节 建筑结构用钢的种类与选择,一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类,钢材牌号由：“,Q,、,屈服点值、质量等级、脱氧方法”四部分组成。,Q,：,表示“屈”字拼音首位字母，意为“屈服强度”；,质量等级：分,AE,五级（字序越高质量越好）；,脱氧方法：,F,沸腾钢；,Z,镇静钢（一般省略）；,b,半镇静钢；,TZ,特殊镇静钢。,注：炭素结构钢分：,A,、,B,、,C,、,D,四级，含所有脱氧方法；低合金结构钢分：,A,、,B,、,C,、,D,、,E,五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。,如前所述建筑结构用钢，宜选炭素结构钢中的,Q235,及低合金钢中的,Q345,、,Q390,、,Q420,四种钢材。,二、建筑结构用钢的选择,钢材的质量和性能，由钢材力学性能中的抗拉强度,f,u,、,屈服强度,f,y,、,伸长率,5,（,10,）、,冷弯,180,o,及冲击韧性,k,，,化学成分,C,、,S,、,P,等,的极限含量，以及冶炼脱氧方法来衡量。选材时应根据结构的,重要性,、,荷载性质,（静、动）、,连接方法,、,工作温度,等因素来综合考虑以选择适宜钢材。,一般承重结构应有,f,u,、,f,y,、,5,以及,C,（,0.22%,）、,S,、,P,的极限含量合格保证；焊接及重要的非焊接承重结构还应具备冷弯,180,o,合格保证,（,C0.2%,）,；,承受动力荷载需要验算结构疲劳强度时,还应根据具体情况增加对,k,的不同要求。,第六节 普通螺栓的连接,一、,普通螺栓的连接构造,螺栓的规格与表示,钢结构一般选用,C,级（粗制）六角螺母螺栓，标识用,M,和工程直径（,mm,）表示，例如,M16,、,M20,等,螺栓的排列,螺栓的各距应满足规定的要求（,P7172,，表,3.58,）,二、受力性能与计算,1,、受力分类,螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及剪拉共同作用,2,、受剪连接,受力性能与破坏形式,五种破坏形式,螺栓受剪破坏,孔壁挤压破坏,连接板净截面破坏,螺栓受弯破坏,连接板冲剪破坏,单个受剪螺栓的承载力计算,螺栓抗剪：,孔壁承压：,最大承载力：,轴力作用受剪螺栓群的连接计算,受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算时仍按均布，但强度需乘折减系数,，当,l,1,15d,0,时：,当,l,1,60d,0,时,0.7,连接所需螺栓数量：,连接板净截面强度,扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算,扭矩作用：,轴力及剪力作用,轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓,受拉螺栓连接,受力性能与承载力,受弯矩作用螺栓连接计算,M,、,N,共同作用（偏心受拉）螺栓计算,小偏心：,大偏心,:,拉剪共同作用螺栓连接计算,注：此类连接因无支托板，一般应考虑精制螺栓连接，以减少连接变形。,第七节 高强度螺栓连接,一、概述,按受力特性分：,摩擦型与承压型,抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。,高强螺栓采用,级孔，便于施工。,受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距,1.5d,0,外其它同普通螺栓。,高强螺栓的材料与强度等级,由高强材料经热处理制成，按强度等级分,10.9,与,8.8,级。,10.9,级一般为,20MnTiB,、,40Cr,等材料，,f,u,1000N/mm,2,，,fu/fy0.9,；,8.8,级一般为,45,钢制成，,f,u,800N/mm,2,，,fu/fy0.8,。,高强螺栓的预拉力,（,P85,表,3.9,）,二、摩擦型高强螺栓连接计算,受剪连接计算,一个螺栓抗剪承载力,连接所需螺栓数,净截面强度：考虑,50,孔前传力,受拉连接高强螺栓计算,由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预正压力有关，为保证板件间保留一定的压紧力,规范,规定,:,受弯连接结算（形心轴在中排）,拉、剪共同作用连接计算,三、承压型高强螺栓连接,受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗剪及孔壁承压承力；受拉同摩擦型，计算公式总结如表,3.11,。,本章重点,1,、角焊缝的构造与计算；,2,、焊接残余应力与变形的产生机理与影响；,2,、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理；,3,、高强螺栓连接的构造与计算。,第四章轴心受力构件,第一节 概 述,第二节 轴心受力构件的强度与刚度,第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定,第四节 实腹式轴心受压构件的局部稳定,第五节 实腹式轴心受压构件的截面设计,第六节 格构式轴心受压构件,第一节 概 述,轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。,正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。,稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。,轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类（,P97,图,4.2,）,实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面）,格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面,第二节 轴心受力构件的强度与刚度,一、轴心受力构件的强度,以净截面的平均应力强度为准则：即,二、轴心受力构件的刚度,以构件的长细比来控制，即,第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定,一、稳定问题的概述,所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的属性。如图,4.4,，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。,稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均存在稳定问题，稳定问题分构件的,整体稳定,和,局部稳定,。,二、理想轴心受压构件的整体失稳,1,、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应 力、完全弹性。,2,、典型失稳形式,（,p101,，图,4.5,）,弯曲失稳只有弯曲变形；,扭转失稳只有扭转变形。,弯扭失稳弯曲变形的同时伴随有扭转变形。,单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从而产生扭转变形。,失稳承载力低于弯曲失稳承载力,。,只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳承载力，其他截面一般来说弯曲稳定承载力均大于扭转失稳承载力。,3,、理想构件的弹性弯曲失稳,根据右图列平衡方程,解平衡方程：得,4,、理想构件的弹塑性弯曲失稳,构件失稳时如果截面应力超出弹性,极限，则构件进入弹塑性工作阶段，,这时应按切线模量理论进行分析,3,、实际构件的整体稳定,实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，缺陷主要有：初始弯曲、残余应力、初始偏心。,、初始弯曲的影响,、初始偏心的影响,、残余应力的影响,前面已讲：钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中，会在钢构件中产生内部自相平衡的残余应力，残余应力对构件的强度无影响，但会对构件的稳定承载力产生不利影响。,注：残余应力对弱轴的影响大于对,强轴的影响,4,、实际轴压构件的工程计算方法,初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论两者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为最大（杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按弯曲失稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残余应力的影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类型分为,a,、,b,、,c,及,d,四类（详见,p112,，图,4.16,及,p113,，表,4.4a,）。,a,类为残余应力影响较小，,c,类为残余应力影响较大，并有弯扭失稳影响，,a,、,c,类之间为,b,类，,d,类厚板工字钢绕弱轴。,规范,计算公式,按,计算,第四章轴心受力构件,第一节 概 述,第二节 轴心受力构件的强度与刚度,第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定,第四节 实腹式轴心受压构件的局部稳定,第五节 实腹式轴心受压构件的截面设计,第六节 格构式轴心受压构件,第一节 概 述,轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。,正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。,稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。,轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类（,P97,图,4.2,）,实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面）,格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面,第二节 轴心受力构件的强度与刚度,一、轴心受力构件的强度,以净截面的平均应力强度为准则：即,二、轴心受力构件的刚度,以构件的长细比来控制，即,第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定,一、稳定问题的概述,所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的属性。如图,4.4,，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。,稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均存在稳定问题，稳定问题分构件的,整体稳定,和,局部稳定,。,二、理想轴心受压构件的整体失稳,1,、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应 力、完全弹性。,2,、典型失稳形式,（,p101,，图,4.5,）,弯曲失稳只有弯曲变形；,扭转失稳只有扭转变形。,弯扭失稳弯曲变形的同时伴随有扭转变形。,单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从而产生扭转变形。,失稳承载力低于弯曲失稳承载力,。,只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳承载力，其他截面一般来说弯曲稳定承载力均大于扭转失稳承载力。,3,、理想构件的弹性弯曲失稳,根据右图列平衡方程,解平衡方程：得,4,、理想构件的弹塑性弯曲失稳,构件失稳时如果截面应力超出弹性,极限，则构件进入弹塑性工作阶段，,这时应按切线模量理论进行分析,3,、实际构件的整体稳定,实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，缺陷主要有：初始弯曲、残余应力、初始偏心。,、初始弯曲的影响,、初始偏心的影响,、残余应力的影响,前面已讲：钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中，会在钢构件中产生内部自相平衡的残余应力，残余应力对构件的强度无影响，但会对构件的稳定承载力产生不利影响。,注：残余应力对弱轴的影响大于对,强轴的影响,4,、实际轴压构件的工程计算方法,初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论两者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为最大（杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按弯曲失稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残余应力的影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类型分为,a,、,b,、,c,及,d,四类（详见,p112,，图,4.16,及,p113,，表,4.4a,）。,a,类为残余应力影响较小，,c,类为残余应力影响较大，并有弯扭失稳影响，,a,、,c,类之间为,b,类，,d,类厚板工字钢绕弱轴。,规范,计算公式,按,计算,第五章 梁（受弯构件,）,第一节概述,第二节梁的强度与刚度,第三节梁的整体稳定,第四节梁的局部稳定与加劲肋设计,第五节梁的截面设计,第一节 概 述,梁主要是用作承受横向荷载的实腹式构件（格构式为桁架），主要内力为弯矩与剪力；,梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形；,梁的承载能力极限状态包括：强度、整体稳定性及局部稳定性；,梁的截面主要分型钢与钢板组合截面,梁格形式主要有：简式梁格（单一梁）、普通梁格（分主、次梁）及复式梁格（分主梁及横、纵次梁），具体详见,P141,图,5.2,第二节梁的强度与刚度,一、梁的强度,梁在荷载作用下将产生弯应力、剪应力，在集中荷载作用处还有局部承压应力，故梁的强度应包括：,抗弯强度、抗剪强度、局部成压强度,，在弯应力、剪应力及局部压应力共同作用处还应验算,折算应力,。,1,、抗弯强度,弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力,弹塑性阶段：以塑性铰弯矩为最大承载力,弹性最大弯矩,塑性铰弯矩,截面形状系数,梁的,规范,计算方法,以部分截面发展塑性（,1/4,截面）为极限承载力状态,单向弯曲,双向弯曲,式中：,为塑性发展系数，按,P143,，表,5.1,b1/t13,及直接承受动力荷载时,=1.0,二、抗剪强度,三、腹板局部压应力,四、折算应力,两,同号取,1.1,，异号取,1.2,五、梁的刚度,控制梁的挠跨比小于,规定的限制（为变形量的限制）,第三节 梁的整体稳定,一、梁的失稳机理,梁受弯变形后，上翼缘受压，由于梁侧向刚度不够，就会发生梁的侧向弯曲失稳变形，梁截面从上至下弯曲量不等，就形成截面的扭转变形，同时还有弯矩作用平面那的弯曲变形，故梁的失稳为弯扭失稳形式，完整的说应为：侧向弯曲扭转失稳。,从以上失稳机理来看，,提高梁的整稳承载力,的有效措施应为提高,梁上翼缘的侧移刚度，,减小梁上翼缘的侧向,计算长度,二、影响梁整体稳定的因素,主要因素有：截面形式，荷载类型，荷载作用方式，受压翼缘的侧向支撑。,三、整体稳定计算,表达式,三、梁的整体稳定保证措施,提高梁的整体稳定承载力的关键是，增强梁受压翼缘的抗侧移及扭转刚度，当满足一定条件时，就可以保证在梁强度破坏之前不会发生梁的整体失稳，可以不必验算梁的整体稳定，具体条件详见,P153,四、梁的侧向支撑,侧向支撑作用是为梁提供侧向支点，减小侧向计算长度，故要求侧向支撑应可靠，能有效地承受梁侧弯产生的侧向力（实际为弯曲剪力），由于侧弯主要是受压翼缘弯曲引起，同第四章，侧向力可以写为：,如果为支杆应按轴心受压构件计,算，同时应注意如书,P154,图,5.11,所示的有效支撑。,夹支座：梁为侧向弯曲扭转失稳，所以支座处应采取措施限制梁的扭转。,第四节 梁的局部稳定与加劲肋设计,一、概述,同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及整体稳定承载力，应遵循,“,肢宽壁薄,”,的设计原则，从而引发板件的局部稳定承载力问题。,翼缘板受力较为简单，仍按限制板件宽厚比的方法来保证局部稳定性。,腹板受力复杂，而且为满足强度要求，截面高度较大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，会使腹板取值很大，不经济，一般采用加劲肋的方法来减小板件尺寸，从而提高局部稳定承载力。,图中：,1,横向加劲肋,2,纵向加劲肋,3,短加劲肋,二、翼缘板的局部稳定,设计原则等强原则,按弹性设计（不考虑塑性发展,=1.0,），,因有残余应力影响，实际截面已进入弹塑性阶段，,规范,取,E,t,=0.7E,。,若考虑塑性发展,(,1.0,），,塑性发展会更大,E,t,=0.5E,。,当 时，,=1.0,三、腹板的屈曲,屈曲应力统一表达式,（,k,值相见,p167,，表,5.9,）,剪切应力屈曲,如不设加劲肋，,a,b,，,b/a0,，,k5.34,=1.23,弯曲应力弹性屈曲,如不设加劲肋，,k23.9,=1.66,（,1.23,扭转不约束）,局部压应力弹性屈曲,按,a/h,0,=2,设置横向加劲肋，,k18.4,=1.0,复合应力作用板件屈曲,仅配置横向加劲肋,配有纵向加劲肋的上区格（偏心受压）,配有纵向加劲肋的下区格（偏心受压，,c2,c,）,四、加劲肋的配置与构造,1,、配置规定,（,P169,，表,5.10,）,2,、加劲肋的构造,横向加劲肋贯通，纵向加劲肋断开；,横向加劲肋的间距,a,应满足 ，当,且 时，允许,纵向加劲肋距受压翼缘的距离应在 范围内；,上述各式中，,h,0,为梁腹板的计算高度，,h,c,为梁腹板受压区高度，对于单对称截面，前述表,5.10,中,4,、,5,项中有关纵向加劲肋规定中的,h,0,应取,2h,c,。,加劲肋可以成对布置于腹板两侧，也可以单侧布置，支承加劲肋及重级工作制吊车梁必须两侧对称布置。,加劲肋必须具备一定刚度，截面尺寸及惯性矩应满足：,横向加劲肋的截面尺寸,双侧布置时,单侧布置时：,b,s,不应小于上式的,1.2,倍。,截面惯性矩的要求,（同时配置横、纵肋时）,横向肋：,纵向肋：,当 时,当 时,横向加劲肋应按右图示切角，,避免多向焊缝相交，产生复杂,应力场。,支承加劲肋构造与计算,在梁支座处及较大集中荷载作用处，应布置支承加劲肋，支承加劲肋实际上就是加大的横向加劲肋，支承加劲肋分梁腹板两侧成对布置的,平板式，及凸缘式两种,。,其作用除保证腹板的局部稳定外，还应承受集中力作用，,故除满足横向加劲肋的有关尺寸及构造要求外,，尚满足如下所述几方面承载力的要求。,稳定性计算,注：平板式按,b,类；凸缘式按,c,类,端面刨平抵紧示应验算端面承压,端面焊接时以及支承肋与腹板的焊缝应按第三章方法验算焊缝强度,第四节 钢梁的设计,一、型钢梁的设计,1,、根据实际情况计算梁的最大弯距设计值,M,max,；,2,、,根据抗弯强度，计算所需的净截面抵抗矩：,3,、查型钢表确定型钢截面,4,、截面验算,强度验算：抗弯、抗剪、局部承压（一般不需验算折算应力强度）；,刚度验算：验算梁的挠跨比,整体稳定验算（型钢截面局部稳定一般不需验算）。,根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。,二、组合梁的截面设计,1,、根据受力情况确定所需的截面抵抗矩,2,、截面高度的确定,最小高度：,h,min,由梁刚度确定；,最大高度：,h,max,由建筑设计要求确定；,经济高度：,h,e,由最小耗钢量确定；,选定高度：,h,min,hh,max,；,hh,e,，,并认为,h,0,h,e,3,、,确定腹板厚度（假定剪力全部由腹板承受），则有：,或按经验公式：,3,、,确定翼缘宽度,确定了腹板厚度后，可按抗弯要求确定翼缘板面积,A,f,，,已工字型截面为例：,有了,A,f,，,只要选定,b,、,t,中的其一，就可以确定另一值。,4,、截面验算,强度验算：抗弯、抗剪、局部承压以及折算应力强度）；,刚度验算：验算梁的挠跨比；,整体稳定验算；,局部稳定验算,（翼缘板）,根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。,根据实际情况进行加劲肋结算与布置,4,、腹板与翼缘焊缝的计算,连接焊缝主要用于承受弯曲剪力，单位长度上剪力为：,当梁上承受固定的集中荷载且未设支承了时，上翼缘焊缝,同时承受剪力,T,1,及集中力,F,的共同作用，由,F,产生的单位长度上的力,V,1,为：,第六章 拉弯与压弯构件,第一节 概述,第二节 拉弯与压弯构件的强度与刚度,第三节 实腹式压弯构件的整体稳定,第四节 实腹式压弯构件的局部稳定,第五节 实腹式压弯构件的截面设计,第六节 格构式压弯构件,第一节 概 述,拉弯与压弯构件实际上就是轴力与弯矩共同作用的构件，也就是为轴心受力构件与受弯构件的组合，典型的三种拉、压弯构件如下图所示。,同其他构件一样，拉、压弯构件也需同时满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求。,正常使用极限状态：满足刚度要求。,承载能力极限状态：需满足强度、整体稳定、局部稳定三方面要求。,截面形式：同轴心受力构件，,分实腹式截面与格构式截面,实腹式：型钢截面与组合截面,格构式：缀条式与缀板式,第二节 拉、压弯构件的强度与刚度,一、强度,两个工作阶段，两个特征点,弹性工作阶段：以边缘屈服为特征点（弹性承载力）,弹塑性工作阶段：以塑性铰弯距为特征点（极限承载力）,极限承载力,联立以上两式，消去,，,则有如下相关方程,轴力单独作用时最大承载力,弯距单独作用时最大承载力,如右图所示，为计算方便，改用线性相关方程（偏安全）,规范,公式,关于,号的说明如右图所示对于单对称截面，弯距绕非对称轴作用时，会出现两种控制应力状况。,不考虑塑性发展（,=1.0,）,的情况,直接承受动力荷载时；,格构式构件，弯距绕虚轴作用时；,当 时。,二、刚度,一般情况，刚度由构件的长细比控制，即：,第三节 实腹式压弯构件的整体稳定,一、概 述,实腹式压弯构件在轴力及弯距作用下，即可能发生,弯矩作用平面内的弯曲失稳,，也可能发生,弯矩作用平面外的弯曲扭转失稳,（类似梁）。两方面在设计中均应保证。,二、弯矩作用平面内的整体稳定,以右图示理想的压弯构件为例,考虑初弯曲 的影响,以受压边缘纤维屈服为破坏准则，则有,如果,M=0,，,则构件变为轴心压杆，则有,代入上式便有：,联立,1,、,2,两式，消去 则有：,如果和梁一样允许一定的塑性发展，则有,规范,公式,等效弯距系数，按,P203,选用,。,