金屬鋼結構復習總結

1、分值：填空（20）；選擇（20)；簡答（15）；分析（15）；計算（30，考第三、四章）緒論1. 什么是金屬結構？ 金屬結構是由型材、鑄件和鍛件等金屬制件等金屬通過一定的連接手段（焊接、鉸接、螺栓連接等）所制成并滿足一定使用要求的工程結構。2. 金屬結構的特點? 質量穩(wěn)定、安全可靠、強度高、質量輕、制造工程化程度高。3. 金屬結構的作用？它是整臺起重機的骨架，用以裝置起重機的機械、電氣設備，支持被起吊的重物，承受和傳遞作用在起重機上的各種載荷。起重機依靠金屬結構的支架作用而形成一定的作業(yè)空間；依靠金屬結構外形的不同形成不同的機型以滿足使用要求；依靠金屬結構構件所組成的機構實現(xiàn)預定的運動規(guī)律。4

2、. 金屬結構的分類？（1）按受力性質分 1）軸心受力構件 2）受彎構件（受橫向載荷） 3）偏心受力構件（2）按構件的形式分 1）實腹式 2）格構式5. 金屬結構的設計內容（1）總體設計（確定主要幾何參數(shù)，結構形式）（2）計算力學模型（3）載荷計算及組合（4）內力分析（5）驗算 1）強度（靜強度和疲勞強度）2）剛度（靜剛度和動剛度）3）穩(wěn)定性（整體穩(wěn)定性，局部穩(wěn)定性，分肢穩(wěn)定性）第一章 金屬結構的材料1.金屬結構對材料的要求（1）較高的屈服點和抗拉強度材料屈服點高可以減輕結構自重，節(jié)省材料，降低成本?？估p度高可以增加結構的安全儲備。（2）較高的伸長率伸長率是表示材料塑性的重要指標之一，伸長率越

3、高，材料塑性越好，材料的安全度越高。（3）保證一定的沖擊韌性值(該指標對于經常承受動載荷的結構很重要)（4）較好的工藝性能(包括冷彎性能和可焊性能)2.鋼材的性能（1）力學性能靜強度特性：屈服極限、抗拉強度、屈強比塑性特性：伸長率：斷面收縮率：回彈性和韌性：表示鋼材吸收機械能的能力。E：彈性模量 u:泊松比 G:剪切彈性模量 （2）疲勞強度疲勞的定義：鋼材在多次反復載荷作用下，即使其最大工作應力低于抗拉強度，甚至低于屈服點，也可能發(fā)生脆性破壞，這種現(xiàn)象成為疲勞。其在破壞前不出現(xiàn)顯著的變形和局部頸縮。（3）塑性和脆性斷裂按照斷裂前塑性變形大小將材料破壞的性質分為塑性斷裂和脆性斷裂。塑性斷裂在斷裂

4、前有較大的的塑性變形，而脆性斷裂在斷裂前幾乎沒有塑性變形，斷裂時平均應力往往相當?shù)汀嗫诘挠^察表明，塑性破壞端口呈纖維狀，色澤灰暗，斷口附近有宏觀的塑性變形，這是鋼材在剪力作用下沿晶粒中的滑移面發(fā)生相對位移的結果。脆性斷裂系沿一定結晶面劈裂的解理斷裂及晶界斷裂，其宏觀斷口平直，一般與主應力垂直，且斷口呈有光澤的晶粒狀。（4）加工性能1）冷彎性能（應變硬化應變時效）鋼材的冷彎性能表示鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。鋼材的塑性越好，冷彎性能也越好。2）焊接性能焊接性能表示鋼材在一定的焊接工藝條件下，焊縫及其相鄰的基本金屬（焊接熱影響區(qū)）的抗裂性能和焊后性能（其中包括強度、塑性、硬度和冷彎性能等）

5、的好壞。焊接過程加熱速度快，溫度高，而且冷卻速度也很快，因此，近焊縫區(qū)的內部組織和力學性能也隨之改變，往往使鋼材的硬度和脆性提高，而韌性和塑性有所降低。碳和某些元素增多時，鋼材的淬火傾向就會增加，焊接性能下降。 碳鋼和低合金鋼常用的碳當量公式：當時，該鋼種可焊性好。3. 影響鋼材主要性能的因素（1）化學成分的影響1）碳：決定鋼材性能的最主要元素，隨碳含量增加，鋼材的抗拉強度和屈服點上升，硬度增加，但伸長率、斷面收縮率、沖擊韌性均減小，冷彎性能和焊接性能變壞。2）錳：是一種脫氧劑，能提高鋼材的強度和硬度，且塑性、韌性降低不多，能大大改善鋼的熱加工性能，消除熱脆性的影響。但其含量太多會顯著增加鋼的

6、淬火傾向，降低鋼的可焊性。3）硫：有害元素，增加了鋼材的熱脆性和熱裂傾向，使鋼在加工時容易開裂，此外它還降低了剛的沖擊韌性和疲勞強度。當鋼中含碳增加時，硫的偏析加劇，鋼材的熱脆傾向增大，焊接性能變壞。4）磷：有害元素，隨含碳量的增加，鋼材在室溫下的塑性和韌性降低，在低溫時這種現(xiàn)象更為明顯。當鋼中碳的含量增高時，磷的影響越明顯，鋼材的冷彎性能與焊接性變得更壞。5）鋁：強脫氧劑，使鋼材具有較高的沖擊韌性和很小的冷脆傾向與時效傾向，焊接時可減小熱裂紋和冷裂紋，改善鋼材的焊接性能。6）鈦：強脫氧劑和除氣劑，能使內部組織致密，晶粒細化。能穩(wěn)定鋼中的碳和氮，合金鋼中加入適量的鈦可顯著地提高鋼材的強度和韌性

7、，降低過熱敏感性。7）氫：是鋼中形成氫白點的原因，使鋼變脆，氫含量越高，氫脆性越大，使鋼的機械性能和加工性能均變差。（2）冷加工的影響 冷加工會使鋼材的強度和硬度升高，塑性和韌性下降（即冷作硬化現(xiàn)象），硬化的程度與鋼材的類型和冷作時塑性變形的大小有關。經過應變硬化的鋼材在常溫下放置一段時間后鋼材的屈服點進一步升高，抗拉強度也隨之升高，而塑性和韌性進一步下降，這種現(xiàn)象稱為應變時效（與鋼中碳和氮的析出有關）。這使鋼材的脆性增加，對于承受動載荷和低溫工作的結構十分不利。（3）溫度的影響與常溫相比，鋼材在正溫100攝氏度左右時的強度、塑性和彈性模量均略有下降，溫度進入200300攝氏度時，抗拉強度和硬

8、度上升，伸長率下降，鋼材變脆，稱為藍脆性，對應的溫度區(qū)稱為藍脆區(qū)，在藍脆區(qū)內進行加工容易使鋼材產生裂紋。當溫度低于常溫時，隨溫度的降低，鋼材的脆性逐漸增大，可能導致低溫脆斷。4.鋼材的分類及標志代號問：碳素結構鋼的牌號有哪幾部分組成，請解釋Q235-B-F和Q235-C各表示什么牌號的結構鋼？答：其牌號由代表屈服強度的字母Q，屈服強度數(shù)值，質量等級符號(有A、B、C、D四類)，脫氧方法（凡無字母說明則默認為鎮(zhèn)靜鋼）四個部分按順序組成。Q235-B-F：屈服強度為235MPa，質量等級為B級的沸騰鋼;Q235-C:屈服強度為235 MPa，質量等級為C級的鎮(zhèn)靜鋼。5.鋼材的選材原則1）要考慮結構

9、的連接方法和型式2）要考慮結構的載荷特點3）要考慮結構的工作溫度4）要考慮結構和構件的重要性5）要考慮構件壁厚的影響6）要考慮結構構件的受力性質根據(jù)上述原則，對于起重機金屬結構中主要的、直接承受動力載荷的、在低溫（-20攝氏度以下）工作的焊接結構，鋼材的質量應選擇好一些，要求應嚴一些，而對于受力不大，或者主要是靜力作用和-20攝氏度以上工作的起重機金屬結構，材質要求可以適當放寬些，如采用轉爐鋼、沸騰鋼。第二章 載荷及設計準則1.載荷分類（1）按性質分重力載荷、慣性載荷和振動載荷（即動力載荷）、自然載荷、其他載荷。（2）按概率分1）常規(guī)載荷/基本載荷始終或經常作用在起重機結構上的載荷，包括自重載

10、荷，起升載荷，慣性載荷和它們的動載效應。2）偶然載荷/附加載荷又叫非經常性載荷，是起重機在正常工作狀態(tài)下結構所受到的非經常性載荷，包括最大風載荷，起重機偏斜運行側向力以及根據(jù)實際情況而決定的溫度載荷，冰雪載荷等。3）特殊載荷 又稱偶然性載荷，是起重機處于非工作狀態(tài)時結構可能受到的最大載荷或者在工作狀態(tài)下結構偶然受到的不利載荷。前者如非工作時的最大風載荷，試驗載荷以及根據(jù)實際情況而決定考慮的運輸載荷，安裝載荷，地震載荷等；后者如起重機在工作狀態(tài)下所受到的撞擊載荷等。2.載荷的確定及計算1）自重載荷（起重機的自身重量）及其動載效應（涉及參數(shù)和）：起升沖擊系數(shù)，表示起升質量突然離地起升或下降制動時自

11、重載荷沿其加速度相反方向產生的沖擊作用。：運行沖擊系數(shù)，表示起重機或它的一部分裝置沿道路或軌道運行時，由于道路或軌道不平而使質量產生鉛垂方向的沖擊載荷。2）起升載荷及其動載效應（涉及參數(shù)、和）：起升載荷動載系數(shù)，表示起升質量突然離地或下降制動時，對承載結構和傳動機構產生的附加動載荷作用。：突然卸載沖擊系數(shù)，表示當起升質量部分或全部突然卸載時，對結構產生的動態(tài)減載作用。3）慣性載荷及其動載效應（涉及參數(shù)）此處的慣性載荷是指運行機構、旋轉機構和變幅機構做剛體變速運動或剛體回轉運動時所產生的水平慣性力。：機構驅動加（減）速動載系數(shù)直線運行的：（自行式還要考慮粘著力，然后取兩者的小值）回轉式：只考慮貨

12、物的，不考慮起重機回轉部分的，用偏擺角度衡量。4）碰撞載荷及其動載效應（涉及參數(shù)）:碰撞載荷動載系數(shù)5）風載荷工作狀態(tài)的最大風載荷非工作狀態(tài)的最大載荷式中 風壓 風力系數(shù)（體型系數(shù)） 風壓高度變化系數(shù)實際工作狀態(tài)風載時，計算工作狀體風載時， （陸上） （海上及海島） 垂直方向通風面積（按最不利的通風方位計算）6）偏斜運行側向力引起的原因：兩側電機不同步；車輪四支點的制造、安裝誤差；軌道不直、不平等。通常采用下面的公式計算：式中 受側向力作用一側的起重機走輪上的最大總輪壓（由自重載荷和起升載荷引起，不計動載系數(shù)） 側向力系數(shù)3.載荷組合（1）載荷分類一覽A（常規(guī)載荷/基本載荷）： :, :,:B

13、（偶然載荷/附加載荷）：、C（特殊載荷）：，注：以上載荷不可能同時作用在結構上，它們同時作用的機率與起重機類型，使用場合，工作情況等有關。（2）載荷組合分類及應用1）只包含基本載荷的載荷組合12）基本載荷+附加載荷=載荷組合23）基本載荷+特殊載荷=載荷組合3應用：載荷組合1用于結構的疲勞強度計算，組合2用于結構強度、剛度、穩(wěn)定性計算，組合3用于結構的強度、穩(wěn)定性驗算。（4）結構承載能力的計算方法 許用應力法和極限狀態(tài)法1）許用應力法采用單一系數(shù)考慮結構安全度，極限狀態(tài)法采用分項系數(shù)考慮結構安全度采用單一系數(shù)的缺點在于對所有載荷一視同仁地處理，不能反映不同載荷超載的不同可能性及對各構件或連接安

14、全度的不同影響，一般偏于保守，但有時又安全度不足。2）許用應力法和極限狀態(tài)法的載荷系數(shù)和結構重要性系數(shù)各自歸入抗力項和載荷項內，對非線性體系，只有將和歸入載荷項，才能真實反映超載對結構安全度的影響。總之：許用應力法僅適用于線性結構，極限狀態(tài)法對線性和非線性結構都適用。 壓彎構件穩(wěn)定性計算中引入了極限狀態(tài)法來考慮安全狀況。：反映載荷可能超過標準值的系數(shù)：反映結構破壞時對生命財產產生的后果的嚴重程度，一般取1：反映材料抗力可能低于標準值的系數(shù)4.設計準則強度、穩(wěn)定性安全準則剛度性能準則（1）強度設計準則1）靜強度當屈強比時，當屈強比時，式中 ，材料的屈服極限，抗拉強度 結構危險點處應力，如果危險點

15、處應力為剪應力或多向應力，則為折算值 ，與載荷組合類別相應的安全系數(shù)和許用應力2）疲勞強度與結構的下述特性有關：工作級別, 工作級別又與：a）應力狀態(tài)（用名義應力譜系數(shù)表征） b）應力循環(huán)等級（用使用壽命周期內總的應力循環(huán)次數(shù)表征）材料種類結構件的應力集中情況與結構件的接頭形式和工藝方法有關，焊接件有五個等級（，），非焊接件有三個等級（，）交變應力的循環(huán)特性時的疲勞強度由實驗求得，此時材料最容易破壞。（2）穩(wěn)定性設計準則穩(wěn)定性問題分類：A類：具有平衡分支點：開始時不變彎，過了臨界點（指外力達到一定程度）后開始變彎B類：沒有平衡分支點：不存在變形性質的突變，構件的變形隨載荷的增長而連續(xù)增大，且不

16、呈線性關系。（壓彎構件即是如此）設計準則：A類：1）軸心受壓構件：2）平面彎曲構件：B類：（，構件的一階應力和二階應力）式中臨界應力，彈性階段為歐拉臨界應力，彈塑性階段為恩格塞爾切線模量臨界應力 穩(wěn)定性安全系數(shù)，軸心受壓構件，其他構件其中，與載荷組合類別相對應的強度安全系數(shù)考慮初始缺陷影響的特殊安全系數(shù)對應載荷組合的強度許用應力軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)平面彎曲構件的整體穩(wěn)定性系數(shù)（3）剛度設計準則1）靜態(tài)剛性準則（以規(guī)定載荷下指定截面的靜態(tài)撓度的倒數(shù)表征）要記住簡支梁的撓度計算公式：集中力：均布力：2）軸向受力構件的剛性（以長細比的倒數(shù)表征）構件的長細比，式中： 為截面回轉半徑，為構件計算長度，

17、為構件實際長度，為長度系數(shù)其中：為截面慣性矩，為毛截面面積對矩形截面：對圓形截面：移軸定理：（d為c軸和當前軸的距離,m代表面積）第三章 金屬結構的連接1.金屬結構的連接方法焊接：（廣泛應用）特點：制造簡便，省工省料，不削弱構 件截面易于自動化操作；但易產生殘余應力和變形、焊接缺陷，質量不易檢查。螺栓連接：（用于常裝拆的結構,分為：普通螺栓和高強度螺栓）特點：易裝拆，質量易檢查，塑性、韌性好，但費工費料，削弱構件截面，動載作用下易松動；高強度螺栓除具有普通螺栓優(yōu)點以外，還具有傳力均勻，應力集中小，疲勞強度高等優(yōu)點，但螺栓制造和連接表面要求較高。 鉚釘連接：（國外僅用于特重型橋吊主梁）膠合連接：

18、（國內未采用）銷軸連接：（用于兩構件間的連接）2.螺栓連接的力學性能等級3.6S12.9S 10個等級，“.”前的數(shù)值是抗拉強度的1/100，“.”后的數(shù)值是屈強比的10倍。所有的力學性能等級都含有相應的材質和熱處理工藝，根據(jù)性能等級可以直接查出螺栓連接計算所需要的單栓承載能力。 所以螺栓的標注以后以性能等級作為材料的標注。依據(jù)螺母的厚度，螺母的強度等級與螺栓的性能等級有固定的搭配關系（4H12H）3.焊接接頭的靜強度計算3.1 對接焊縫的計算承受軸力的對接焊縫式中： 焊縫計算長度，有引弧板時（b為焊縫實際長度），無引弧板時（以前為2x5mm）（為連接件中最薄的板厚） 焊縫的計算截面 對接焊縫

19、的計算厚度 焊縫許用應力 承受純剪力的對接焊縫 承受軸力、剪力和彎矩作用下的對接焊縫 當承受、共同作用時，應分別驗算其正應力和剪應力正應力驗算公式：焊縫的計算截面抗彎模量，剪應力計算公式：a）當剪力由翼板和腹板共同承受時：計算點到截面邊緣部分的截面面積對中性軸（通過截面型心的軸）的靜矩計算截面對中性軸的轉動慣量b）當剪力僅由腹板承受時（即認為應力均布）：對正應力和剪應力都比較大的地方，應校核其折算應力：注：此處的為均布應力3.2 貼角焊縫強度計算（全部按剪應力處理，無正應力） 承受軸心力的搭接接頭式中焊縫計算厚度，焊縫計算長度，最小，最大 承受彎矩的丁字接頭式中 ，作用于接頭的彎矩，焊縫計算截

20、面的抗彎模量 焊縫的計算截面對中和軸的截面慣性矩 中和軸至應力計算點的距離注：焊縫的計算截面是指把每條貼角焊縫的計算厚度截面分別繞焊縫根部線旋轉到接頭的計算平面內，然后構成的圖形。 承受彎矩的搭接接頭a）針對焊縫計算截面的極慣性矩計算法分析得單位應力：最大應力： 式中 焊縫截面對形心o的極慣性矩，焊縫計算截面對中性軸的x、y軸的軸慣性矩b）針對焊縫計算截面的軸慣性矩計算法是a）的一種近似算法，當焊縫計算截面的高寬比大于3時，認為，即 承受復雜載荷時焊接接頭強度計算.1 同時承受軸心力，彎矩，剪力的工字梁截面注：實際上和由離接合面一定距離的垂直力引起，我們認為及由全部焊縫計算截面承受，而僅由垂直

21、的腹板焊縫承受，于是計算截面上有A、B兩個危險點A點：應滿足： B點：應滿足：式中 工字梁焊縫計算截面的總面積工字梁腹板的高度工字梁腹板焊縫計算截面的面積.2 同時承受軸心力，彎矩，剪力的搭接接頭的強度計算焊縫計算截面上由和引起的水平剪應力：垂直剪應力：由力矩引起的水平剪應力：垂直剪應力：其合成剪應力應滿足： 此類題的解題步驟：A）計算材料許用應力B）計算焊縫計算高度、焊縫計算截面面積、靜面積C）確定中性軸、形心位置D）計算危險點合成應力并校核4. 螺栓連接計算4.1 普通剪力螺栓連接的計算 單個剪力螺栓連接的承載能力計算由抗剪強度條件確定的一個螺栓的許用承載力：式中單個螺栓的受剪面數(shù) 螺栓桿

22、的直徑 螺栓桿的許用剪應力普通螺栓，精制螺栓， 由螺栓孔壁承壓條件確定一個螺栓的許用承載力：式中同方向承壓的構件的較小總厚度 螺栓孔壁的承壓許用應力普通螺栓，精制螺栓所以，單栓承載力 軸心外力作用的受剪螺栓連接的計算a）所需螺栓數(shù)：b）構件強度驗算：式中 構件材料許用應力 構件的凈截面面積（扣除釘孔部分的截面積） 偏心外力作用的受剪螺栓連接注：中心思想不變，就是將偏心轉化為過軸心+彎矩的合成形式根據(jù)假設，在彎矩作用下，離螺栓群中心最遠的一個螺栓受力最大，因為單位力 所以最大受力：，于是，該螺栓水平分力：垂直分力：這時，離螺栓群中心最遠的螺栓所受的合力應滿足：4.2 拉力螺栓連接的計算 單個拉力

23、螺栓的許用承載力 式中 螺栓螺紋處的內徑 螺栓的抗拉許用應力， 軸心力作用的受拉螺栓連接的計算連接所需的螺栓數(shù)目： 在力矩作用下的拉力螺栓連接的計算根據(jù)力矩平衡：螺栓離軸的坐標距離 坐標距離為的螺栓數(shù)離軸最遠的螺栓坐標距離 偏心受拉螺栓連接的計算中和軸兩側最遠處的螺栓所受的拉力為：式中 ，螺栓離中和軸的坐標距離，最大距離4.3 高強度螺栓連接最常用的是摩擦型，依靠鋼板接觸面間的摩擦阻力來傳遞構件的內力 一個高強度螺栓的抗滑許用承載能力式中 傳力摩擦面數(shù)目 摩擦系數(shù) 高強度螺栓預緊力 外力通過螺栓群中心時所需高強度螺栓數(shù)目： 高強度螺栓群偏心受剪時除許用承載能力不同外，其余均與普通受剪螺栓的計算

24、原理一樣。因此可以采用與普通螺栓相同的公式計算。 高強度螺栓在同時承受摩擦面間的剪力和螺栓軸線方向的拉力時 式中 每個高強度螺栓在其軸線方向所受的的外拉力，其應該小于的70%。第四章 軸心受力構件4.1 分類按受力性質：軸心受拉構件（軸心拉桿）和軸心受壓構件（軸心壓桿或柱）。按截面形式：實腹式和空腹式。穿過肢桿腹板的截面主軸叫實軸，穿過綴材的截面主軸叫虛軸。格構式軸心受力構件按肢桿數(shù)目可分為雙肢桿式、三肢桿式、四肢桿式；按綴材形式可分為綴條式和綴板式。4.2 軸心受拉構件安全工作的條件1）滿足靜強度和疲勞強度2）滿足剛度4.3軸心受拉構件的強度、剛度驗算。靜強度： 疲勞強度： 式中是按載荷組合

25、1確定的構件最大計算軸力 拉伸疲勞許用應力剛性驗算： 其中；是與最大長細比相對應的計算長度；是與最大長細比對應的毛截面回轉半徑；I是構件毛截面的慣性矩；A是構件毛截面面積；是軸心受拉構件許用長細比。4.4軸心受壓構件的安全工作條件滿足強度、剛度、整體和局部穩(wěn)定性4.5軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性（屬I類穩(wěn)定問題） 確定臨界應力， 歐拉臨界應力公式只適用于彈性范圍內的受壓構件，需滿足：Q235：，16Mn：當時，為彈性范圍，當時，為彈塑性范圍， 因此，當用許用應力法驗算軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性時，應滿足如下條件：其中：是軸心受壓構件穩(wěn)定系數(shù)，；是軸心受壓構件的穩(wěn)定性安全系數(shù)；n是強度安全系數(shù)；是考慮

26、受壓構件在初彎曲、初偏心、材料不均勻性和殘余應力等不利因素的影響而采用的特殊安全系數(shù)。 提高整體穩(wěn)定性的措施（既提高）（1） 彈性范圍內：，與構件長度、支承條件、截面結合特性有關，與材料無關。結論：細長壓桿采用高強度鋼不可能提高其穩(wěn)定性承載能力。（2）彈塑性范圍內：與、及（材料）有關軸心受壓構件的局部穩(wěn)定性軸心受壓構件的局部穩(wěn)定性應不低于構件的整體穩(wěn)定性。局部失穩(wěn)后，屈曲部分退出工作，使受壓構件整體承載能力下降，并可能引起整體破壞。1、工字形截面軸心受壓構件的翼板、丁字形截面軸心受壓構件的翼板和腹板，視為三邊簡支，一邊自由，兩邊均勻受壓板，其局部穩(wěn)定性條件為：2、工字形、箱形截面軸心受壓構件腹

27、板視為四邊簡支，兩邊均勻受壓板，其局部穩(wěn)定性條件為：高厚比：，此式同樣適用于箱型截面受壓構件兩腹板間的翼板部分，把改為。 提高局部穩(wěn)定性的措施1）工字形截面受壓構件的翼板，提高t，加鑲邊2）對于工字形截面的腹板和箱形截面的翼板和腹板采用加縱筋(縱向加勁筋)截面沒有受到削弱的軸心受壓構件若滿足穩(wěn)定性條件就一定滿足靜強度條件。4.7 格構式軸心受壓構件的穩(wěn)定性剪切變形對格構式軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性影響不可忽略。在同樣的計算長度和同樣的截面抗彎剛度的條件下，格構式軸心受壓構件對虛軸的穩(wěn)定性比實腹式軸心受壓構件差。綴條式綴材體系較綴板式體系的抗剪剛度好些。剪切變形使格構式軸心受壓構件的臨界應力發(fā)生了

28、變化，臨界應力為：；其中 （折算長細比）；K是截面形狀系數(shù)。對格構式受壓構件，只要求出其對虛軸的折算長細比，就可與實腹式受壓構件一樣計算其臨界應力和驗算其穩(wěn)定性。1、綴條式雙肢受壓構件對虛軸的折算長細比；其中是構件橫截面所截各斜綴條（兩根）的毛截面面積之和。上述公式也可用于十字交叉形綴條體系的雙肢軸心受壓構件，但此時式中的應為四根斜綴條的毛截面面積之和。2、綴板式雙肢受壓構件對虛軸的折算長細比；單肢在節(jié)間范圍內對1-1軸的長細比，單肢截面積 式中：是不考慮剪切變形影響時，受壓構件對虛軸的長細比。規(guī)范特規(guī)定計算單肢長細比時的單肢計算長度應取為綴板之間的凈距。3、四肢受壓構件對兩個虛軸的折算長細比

29、綴條式：綴板式：中的項改為按最小回轉半徑軸算得的單肢長細比。4.8 剪切變形對不同型式構件臨界力的影響對實腹式：彎曲時，彎曲由連續(xù)板件承擔，抗剪切變形能力強，可不考慮剪切變形的影響。對格構式：繞實軸方向的穩(wěn)定性Q由連續(xù)構件承擔，可不考慮剪切變形影響，繞虛軸方向的穩(wěn)定性Q由連綴構件承擔，應考慮剪切變形影響。4.9 變截面軸心受壓構件首先是變截面受壓構件已經存在，我們要做的不是設計它，是驗算它的穩(wěn)定性，但是由于截面變化，所以先前的辦法不適用，我們設想以一個等效的等截面構件代替變截面構件，怎樣才能等效呢？有長度換算法（最常用）和慣性矩換算法4.9.1 長度換算法：等效等截面構件換算原則： 1）截面慣

30、性矩與原變截面構件的最大慣性矩相等。 2）換算長度為原變截面構件長的倍， 穩(wěn)定性與原變截面構件等效（相當）。 換算長度的確定：兩端鉸支：一端固定一端自由：是變截面長度系數(shù)；4.9.2變截面構件整體穩(wěn)定性計算小結由等效等截面構件的最大長細比查表確定，所以要計算，步驟為：將變截面構件轉化為兩端鉸支的等效等截面構件計算換算長度：兩端鉸支：一端固定一端自由：計算長細比：對實軸： 原變截面構件最大慣性矩截面的回轉半徑對虛軸：由4.7節(jié)中的公式確定以，中的大者查表取計算穩(wěn)定性。 第五章 實腹式受彎構件5.1 梁的種類：型鋼梁，組合梁5.2 型鋼梁的設計需滿足：強度，剛度，整體穩(wěn)定性（無局部穩(wěn)定性問題）（一

31、般來說對梁的設計影響更大的是剛度條件，因為強度大多是滿足的） 由強度條件確定所需截面抗彎模量 由設計載荷組合確定的梁的大彎矩與設計載荷組合相應的鋼材許用應力 由剛度條件確定所需慣性矩，梁的跨度；梁的移動載荷（由起升載荷和小車自重引起，不計動載系數(shù)，以集中輪壓形式作用）；取決于分布方式的撓度系數(shù)，跨中集中力取1, 若為對稱與跨中、間距為b的一對集中P力，；鋼材的彈性模量；梁的許用撓度；5.2.3 按所需、查型鋼表選型鋼5.2.4 驗算（1）強度1）正應力：平面彎曲時：雙向彎曲時：，同一梁截面內對主軸x和y的彎矩，梁凈截面對主軸x和y的抗彎模量2）剪應力式中 梁截面對中和軸的慣性矩 梁截面對中和軸

32、的最大面積矩 腹板厚度3）局部壓應力對跨中載荷：對跨端支座反力：式中 集中力或支座反力 ，集中力分布長度 集中力作用長度（對支座力不應小于，對集中輪壓） 集中力作用表面至腹板頂端的垂向距離4）折算應力，驗算點處的正應力，局部壓應力，剪應力，其中（-），（+）各帶自己的正負號。5.3 特征梁高當梁高等于特征梁高時，強度要求與剛度要求趨于一致，當大于時，強度要求是控制因素，滿足滿足強度要求的梁截面剛性有富余；當小于時，剛性要求是控制因素，滿足剛性要求的梁截面強度有富余。根據(jù)強度要求確定的合理梁高：根據(jù)剛性要求確定的合理梁高：合理梁高的確定：1、>，>，合理梁高h=；2、<，<

33、;，合理梁高h=；3、<，>，合理梁高h=。5.4 梁的整體穩(wěn)定性（第一類穩(wěn)定性問題） 梁失穩(wěn)概念梁在橫向載荷P作用下，當P增大到臨界值Pcr時，偶然的微小側向干擾力或載荷偏移即可導致梁發(fā)生側向彎扭屈曲，并在干擾因素消除后，依然不能恢復原來的平衡狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為梁喪失整體穩(wěn)定性。失穩(wěn)時的臨界載荷彎矩應力：Pcr Mcrcr 梁整體穩(wěn)定性計算，令，則其中是受彎構件整體穩(wěn)定系數(shù)5.5平面彎曲梁不需要驗算整體穩(wěn)定性的條件1）箱形截面結構件，當其截面高h與兩腹板間的寬度的比值不大于3時，或其截面足以保證結構件的側向剛性（如為空間桁架）時；2）其它截面的結構件，當有剛性較強的走臺，且其支承

34、件固定在結構件的受壓翼板上，并能抵抗截面的扭轉和水平位移時；3）兩端簡支的工字形截面結構件，其受壓翼板的自由長度與其寬度b之比值不超過表5-5中的規(guī)定值時。5.6 提高梁整體穩(wěn)定性的措施（及提高）要使梁在失去強度承載能力之前不發(fā)生整體失穩(wěn)，必須滿足的條件?？偟膩?，隨著、的增加，值下降，因此在一定的和的比值下，適當控制的比值，必能使?jié)M足上述條件。對于箱形梁，由于它的側向剛度和抗扭剛度都較強，只要適當控制就能達到上述目標。此外，當梁的受壓翼緣與其它結構相連而不可能發(fā)生側向彎曲時，梁當然也不會發(fā)生整體失穩(wěn)。簡言之：5.7 梁的局部穩(wěn)定性受有壓應力、剪應力或局部壓應力作用的梁的翼板和腹板，如果厚度過小

35、，則當應力達到一定值后，板就會喪失平面穩(wěn)定平衡狀態(tài)。偶然而微小的外界干擾因素，諸如平面外的干擾力，基礎振動和載荷偏移等，即可導致板發(fā)生波形屈曲，并在干擾因素消失后，依然不能恢復到原來的平面平衡狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為梁的局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)后，失穩(wěn)區(qū)部分退出工作，削弱了梁的截面，使梁變形增大，強度和整體穩(wěn)定性承載能力下降，以致使梁整體破壞。板由平面穩(wěn)定平衡轉向平面不穩(wěn)定平衡的過渡狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)。對應于臨界狀態(tài)板所受的最大壓應力、剪切應力或局部壓應力稱為臨界應力，分別用、表示。5.8 加強局部穩(wěn)定性的措施1）增加板厚，控制板的寬厚比：由于板的臨界應力與寬厚比的平方成反比，所以控制寬厚比能有效地提高板的臨界應力。但對梁的腹板來講，過分提高板厚是不經濟的，所以這項措施主要用于梁的翼板。2）采用加勁肋，增加板的抗屈曲能力：（1）采用橫向剛性肋，控制板的邊長比。橫向剛性肋主要用于防止梁腹板的剪切失穩(wěn)和局部壓縮失穩(wěn)。（2）采用縱向剛性肋，控制板的寬厚比。必要時應補充采用縱向加勁肋來防止梁腹板的平面彎曲失穩(wěn)。或者（課件上的）：（1）壓應力作用