鋼結構第四章

1、鋼結構第四章第1頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure4.1 概述傳統(tǒng)上將失穩(wěn)分為如下兩類： 分支點失穩(wěn):特征：在臨界狀態(tài)時，結構從初始的平衡位形突變到與其臨近的另一種平衡位形，表現(xiàn)出平衡位形的分岔現(xiàn)象。(2) 極值點失穩(wěn)特征：在臨界狀態(tài)時，結構沒有平衡位形，表現(xiàn)出結構不能再承受荷載增量的現(xiàn)象。第2頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性鋼結構設計原理 Design Principles of Steel

2、Structure 根據(jù)結構的極限承載能力，依屈曲后性能分為如下三類：（1)穩(wěn)定分岔屈曲。分岔屈曲后，結構還可承受荷載增量。軸心壓力作用下的桿以及中面受壓的平板都具有這種特征。平板具有相當可觀的屈曲后強度可工程設計利用。vPvP第3頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性(2)不穩(wěn)定分岔屈曲分岔屈曲后，結構只能在比臨界荷載低的荷載下才能維持平衡位形。承受軸向荷載的圓柱殼，承受均勻外壓的球殼都呈不定分岔屈曲形式。長細比不大的圓管壓桿與圓柱殼很相似，薄壁方管壓桿

3、亦有指表現(xiàn)為不穩(wěn)定分岔屈曲。vP第4頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structureq撓度q第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性(3)躍越屈曲結構以大幅度的變形從一個平衡位形跳到另一個平衡位形。鉸接坦拱和油罐的扁球殼頂蓋都屬于這種失穩(wěn)情形。在發(fā)生躍越后，荷載一般還可以顯著增加，但是其變形大大超出了正常使用極限狀態(tài)，顯然不宜以此為承載能力的極限狀態(tài)。第5頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章

4、 單個構件的承載力 穩(wěn)定性6.3.2 無缺陷軸心受壓構件的屈曲 1 彈性彎曲屈曲 vP1）由穩(wěn)定直線平衡狀態(tài)過渡到不穩(wěn)定的彎曲平衡狀態(tài)，臨界狀態(tài)的軸心壓力為臨界力Ncr，軸心壓應力稱為臨界應力cr，其值低于鋼材的屈服強度。臨界力的大小取決于軸壓構件的截面剛度、長度及兩端約束條件等。軸心受壓構件的彎曲屈曲第6頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性其中，是回轉半徑；是壓桿長細比。歐拉公式第7頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原

5、理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性2） 歐拉公式范圍 當截面應力超過鋼材的比例極限后，歐拉公式不適用， 處于彈塑性階段，應按彈塑性屈曲計算其臨界力。第8頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性3） 提高穩(wěn)定承載力 抗彎剛度 構件長度 長細比 材料強度 第9頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel St

6、ructure4.1.3 穩(wěn)定極限承載能力 缺陷的分類： （1）幾何缺陷： 桿件的初彎曲、初始偏心以及板件的初始不平度。（2）力學缺陷 ： 初始應力和力學參數(shù)（如彈性模量，強度極限等）的不均勻性。 所有的缺陷，實質上都是以附加應力的形式促使剛度提前消失而降低穩(wěn)定承載能力。 缺陷的存在都使得結構的失穩(wěn)一般都呈彈塑性狀態(tài)，而非簡單的彈性穩(wěn)定問題。第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性第10頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure4.1.3 穩(wěn)定極限承載能力 切線模量理論: （用切線斜率Et代替彈性模

7、量E）非彈性臨界荷載： 折算模量理論(亦稱雙模量理論) ： （用折算模量Er代替彈性模量E）非彈性臨界荷載：其中I1 和I2 分別是截面的加壓區(qū)和減壓區(qū)對中性軸的慣性矩。第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性 實際結構穩(wěn)定承載能力的確定，應該計入幾何缺陷和力學缺陷對整體結構作彈塑性二階分析。解決這類非彈性穩(wěn)定問題的方法主要有：第11頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure 穩(wěn)定問題的多樣性、整體性和相關性穩(wěn)定問題的特點：1）失穩(wěn)現(xiàn)象具有多樣性。 2）整體性。 第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性3）

8、相關性第12頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure4.2.1 縱向殘余應力對軸心受壓構件整體穩(wěn)定性的影響 1.殘余應力的測量和分布 構件中殘余應力的分布和數(shù)值可以通過先將短柱鋸割成條以釋放應力，然后就每條在應力釋放后出現(xiàn)的應變直接計算確定。 圖4.5是用鋸割法測量短柱殘余應力的順序。第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性4.2 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性圖4.5 鋸割法測定殘余應力的順序第13頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principl

9、es of Steel Structure外內圖4.6 典型截面的殘余應力第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性第14頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure4.2.3 力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響1.殘余應力的產生和分布規(guī)律A、產生的原因 焊接時的不均勻加熱和冷卻； 型鋼熱扎后的不均勻冷卻； 板邊緣經火焰切割后的熱塑性收縮； 構件冷校正后產生的塑性變形。B、實測的殘余應力分布較復雜而離散，分析時常采用其簡化分布圖（計算簡圖）。第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性第15頁，共99頁，2022

10、年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure0.3fy0.3fy0.3fy0.3fyrc=0.3fy2. 殘余應力影響下短柱的 曲線以熱扎H型鋼短柱為例：當N/A0.7fy時，截面上的應力處于彈性階段。當N/A0.7fy時，翼緣端部應力達到屈服點，該點稱為有效比例極限fp=fy-sr當N/A0.7fy時，截面的屈服逐漸向中間發(fā)展，壓縮應變逐漸增大。當N/Afy時，整個翼緣截面完全屈服。0.7fyfp=fy-rc時，截面出現(xiàn)塑性區(qū)，應力分布如圖。臨界應力為：以忽略腹板的熱扎H型鋼柱為例，推求臨界應力：第四章 單個構件

11、的承載力 穩(wěn)定性塑性區(qū)第19頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structurethtkbbxxy 柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：沿強軸（x軸）和沿弱軸（y軸）因此：第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性塑性區(qū) 殘余應力對弱軸的影響要大于對強軸的影響（k1）。原因是遠離弱軸的部分是殘余壓應力最大的部分，而遠離強軸的部分則是兼有殘余壓應力和殘余拉應力。第20頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單

12、個構件的承載力 穩(wěn)定性系數(shù)k未知，不能用前面的公式計算屈曲應力，需根據(jù)力的平衡條件來計算：第21頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性例題 4-1 P91第22頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure4.2.2 構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響1. 構件初彎曲（初撓度）的影響假定：兩端鉸支壓桿的初彎曲曲線為：根據(jù)內外力平衡條件，求解后可得到撓度y

13、和總撓度Y的曲線分別為:NNl/2l/2v0y0v1yXyv中點的撓度：y0yNNM=N(y0+ y)Xy第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性(a=N/NE)第23頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure0.50v0=3mm1.0Ym/0v0=1mmv0=0中點的彎矩為： 式中，a=N/NE,NE為歐拉臨界力；1/(1-a)為初撓度放大系數(shù)或彎矩放大系數(shù)。ABBA有初彎曲的軸心受壓構件的荷載撓度曲線如圖，具有以下特點： y和Y與0成正比，隨N的增大而加速增大； 初彎曲的存在使壓桿承載力低于歐拉

14、臨界力NE；當y趨于無窮時，N趨于NE .第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性第24頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure2. 初偏心的影響解微分方程，即得：中點撓度為：e0yNNN(e 0+ y)zy0zNNl/2l/2zyve0 xye00第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性 在彈性工作階段，力的平衡微分方程是：第25頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure 曲線的特點與初彎曲壓桿相似，

15、只不過曲線通過圓點，可以認為初偏心與初彎曲的影響類似; 但其影響程度不同，對于相同的構件，當初偏心與初彎曲相等時，初偏心的影響更為不利; 這是由于初偏心情況中構件從兩端開始就存在初始附加彎矩。1.00 ve0=3mme0=1mme0=0ABBA僅考慮初偏心軸心壓桿的壓力撓度曲線其壓力撓度曲線如圖：第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性第26頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性3. 桿端約束的影響桿件臨界力：Ncr=2EI( l)2 -計算長度系數(shù) 第27頁，共

16、99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure彈性受力階段（Oa1段），荷載N和最大總撓度Ym的關系曲線與只有初彎曲沒有殘余應力時的彈性關系完全相同。圖6.4.1 極限承載力理論4.2.5 實際軸心受壓構件的穩(wěn)定承載力計算方法彈塑性受力階段（a11段），低于只有初彎曲而無殘余應力相應的彈塑性段。撓度隨荷載增加而迅速增大，直到c1點。曲線的極值點c1點表示構件由穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡，相應于c1點的荷載Nu為臨界荷載,相應的應力scr為臨界應力。第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性第28頁，共99頁，20

17、22年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure 實際軸心受壓構件受殘余應力、初彎曲、初偏心的影響，且影響程度還因截面形狀、尺寸和屈曲方向而不同，因此每個實際構件都有各自的柱子曲線。 規(guī)范在制定軸心受壓構件的柱子曲線時，根據(jù)不同截面形狀和尺寸、不同加工條件和相應的殘余應力分布和大小、不同的彎曲屈曲方向以及l(fā)/1000的初彎曲，按照極限承載力理論，采用數(shù)值積分法，對多種實腹式軸心受壓構件彎曲屈曲算出了近200條柱子曲線。 規(guī)范將這些曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個窄帶，取每組的平均值曲線作為該組代表曲線，給出a、

18、b、c、d四條柱子曲線，如圖4-16。歸屬a、b、c、d四條曲線的軸心受壓構件截面分類見表4-4。第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性 壓桿失穩(wěn)時臨界應力cr與長細比之間的關系曲線稱為柱子曲線第29頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性第30頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure 軸心受壓構件不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件為，截面應力不大于臨界應力，并考慮抗力分項

19、系數(shù)R后，即為：N軸心壓力設計值A構件毛截面面積軸心受壓構件整體穩(wěn)定系數(shù)，可根據(jù)表4-4(a)和表4-4(b) 的截面分類和構件長細比，按附錄7附表查出。材料抗壓設計強度第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性4.4.2 實際軸心受壓構件的整體穩(wěn)定計算第31頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性當 時，當 時，（4.4.3）規(guī)范采用最小二乘法將各類截面的穩(wěn)定系數(shù)值擬合成數(shù)學公式表達（4.4.4）1、2 、 3系數(shù)，根據(jù)不同曲線類別按有關規(guī)定選用。第32頁，共99頁

20、，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性表4.4 軸心受壓構件的截面分類(板厚t 80時，應設置成對的橫向加勁肋，橫向加勁肋的作用是防止腹板在施工和運輸過程中發(fā)生變形，并可提高柱的抗扭剛度。橫向加勁肋的間距不得大于 3h0 ，外伸寬度 bs不小于 h0/30+40cm ，厚度tw 應不小于bs/15 。 實腹柱中的橫向加勁肋除工字形截面外，其余截面的實腹柱應在受有較大水平力處、在運輸單元的端部以及其它需要處設置橫隔。橫隔的中距不得大于柱截面較大寬度的9倍，也不得大于8m

21、。 軸心受壓實腹柱的縱向焊縫（如工字形截面柱中翼緣與腹板的連接焊縫）受力很小，不必計算，可按構造要求確定焊腳尺寸。 第46頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性例題4-4 P104縱向加勁肋橫向加勁肋短加勁肋ho例題4-5 P105第47頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性4.4 格構式軸心受壓構件圖格構式構件 格構

22、式軸心受壓構件組成 格構式軸心受壓構件肢件槽鋼、工字鋼、角鋼、鋼管綴材綴條、綴板綴條 肢件綴板肢件l1 第48頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性底板靴梁格構柱 第49頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性 肢件：受力件。由2肢（工字鋼或槽鋼）、4肢（角鋼）、3肢（圓管）組成。 圖4.7.2 格構式柱的截面型式綴件：

23、把肢件連成整體，并能承擔剪力。 綴板：用鋼板組成。 綴條：由角鋼組成橫、斜桿。截面的虛實軸：垂直于分肢腹板平面的主軸實軸； 垂直于分肢綴件平面的主軸虛軸。xyxyxyxy(a)(b)xy第50頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性4.4.1 格構式軸心受壓構件繞實軸的整體穩(wěn)定 當構件繞實軸喪失整體穩(wěn)定時，格構式雙肢軸心受壓構件相當于兩個并列的實腹構件，其整體穩(wěn)定承載力的計算方法與實腹式軸心受壓構件相同。 4.4.2 格構式軸心受壓構件繞虛軸的整體穩(wěn)定 實腹

24、式軸心受壓構件彎曲屈曲時，剪切變形影響很小，一般可忽略不計。格構式軸心受壓構件繞虛軸（x-x）彎曲屈曲時，兩分肢非實體相連，連接兩分肢的綴件的抗剪剛度比實腹式構件腹板弱，除彎曲變形外，還需要考慮剪切變形的影響，因此穩(wěn)定承載力有所降低。第51頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性剪切變形第52頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載

25、力 穩(wěn)定性經理論分析，可以用換算長細比0 x代替對x軸的長細比x來考慮剪切變形對臨界荷載的影響。對于雙肢格構式構件，換算長細比為 ： 1.綴條布置體系兩端鉸接等截面格構式軸心受壓構件繞虛軸彎曲屈曲的臨界應力為：(4.7.1)(4.7.3)(4.7.2)x構件對虛軸的長細比；A 構件的毛截面面積A1x 構件橫截面所截兩側斜綴條毛截面面積之和q 綴條與構件軸線間的夾角第53頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性 由于4070之間，在此范圍內 的值變化不大（25

26、.632.7），我國設計規(guī)范取常數(shù)27。則公式簡化為(4.7.4) 對于綴板式壓桿，用同樣原理也可得綴板式壓桿的換算長細比為：2.綴板布置體系(4.7.5)1分肢對最小剛度軸的長細比1l01/i1第54頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性(4.7.5)1分肢對最小剛度軸的長細比1l01/i1l01取值：焊接時，為相鄰兩綴板的凈距離；螺栓連接時，為相鄰兩綴板邊緣螺栓的距離。第55頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 De

27、sign Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性 max構件兩方向長細比（對虛軸取換算長細比）的較大值；1分肢的長細比1l01/i1綴條構件（4.7.7）綴板構件（4.7.8）當 max50時，取 max=50。 當格構式構件的分肢長細比滿足下列條件時，即可認為分肢的穩(wěn)定和強度可以滿足而不必再作驗算（即能保證分肢的穩(wěn)定和強度高于整體構件）。 4.4.3 格構式軸心受壓構件分肢的穩(wěn)定和強度計算第56頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第

28、四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性4.4.4 格構式軸心受壓構件分肢的局部穩(wěn)定 分肢為軋制型鋼一般可以滿足，焊接組合截面應驗算翼緣和腹板的寬（高）厚比:第57頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性 1. 格構式軸心受壓構件的剪力 4.4.5 格構式軸心受壓構件的綴件的設計考慮初始缺陷的影響，規(guī)范用以下實用公式計算格構式軸心受壓構件可能產生的最大剪力設計值軸心壓桿在受力撓曲后任意截面上的剪力 V 為: 圖4.7.3 格構式軸心受壓構件的彎矩和剪力（4.7.9）第

29、58頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性2. 綴條的設計（穩(wěn)定驗算） 綴條柱的每個綴件面如同一平行弦桁架，綴條的內力可與桁架的腹桿一樣計算。 綴條的最小尺寸不宜小于L454和L50364。橫綴條不受剪力，主要用來減小分肢的計算長度，截面尺寸與斜綴條相同。圖4.7.4 綴條的內力一個斜綴條的內力 Nt為 ：Vb 分配到一個綴條面上的剪力； Vb為V/2。n 承受剪力的斜綴條數(shù)，如圖a中n=1，b中n=2。 斜綴條與構件軸線的夾角。（）第59頁，共99頁，2

30、022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性 綴條按軸心受壓構件設計。綴條采用單角鋼時，應考慮受力偏心的不利影響，引入折減系數(shù)，并按下式計算整體穩(wěn)定。（4.4.3*）第60頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性按軸心受力計算強度和連接時： 0.85按軸心受力計算穩(wěn)定性時： (1)等邊角鋼：0.6+0.0015且不大于1.0 (2) 短邊相連

31、的不等邊角鋼： 0.50.025 ，且不 大于1.0 (3) 長邊相連的不等邊角鋼： 0.70 按角鋼的最小回轉半徑計算求得的長細比， 當20時，取 =20; At 綴條的截面積； 軸向受壓穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)綴條最小回轉半徑 求得的長細比計算第61頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性綴板與構件兩個分肢組成單跨多層平面剛架體系。當它彎曲時，反彎點分布在各段分肢和綴板中點，從柱中取出隔離體如圖b，則可得綴板所受的剪力Vb1 和端部彎矩Mb1 為： 3.綴板的設計

32、 第62頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性l1 綴板中心線間的距離； c 肢件軸線間的距離綴板的內力計算第63頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性根據(jù)計算的彎矩Mb1和剪力Vb1 可驗算綴板的彎曲強度、剪切強度以及綴板與分肢的連接強度 (P65)。VMlw第64頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，

33、星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性綴板的尺寸由剛度條件確定，為了保證綴板的剛度，規(guī)范規(guī)定在同一截面處綴板的線剛度之和不小于構件較大單肢線剛度的6倍。 一般?。杭纯蓾M足上述線剛度比、受力和連接等要求。第65頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性為了增強桿件的整體剛度，保證桿件截面的形狀不變，桿件除在受有較大的水平力處設置橫膈外，尚應在運輸單元的端部設置橫膈，橫膈的間距

34、不得大于柱截面較大寬度的9倍和不得大于8m。橫膈可用鋼板或角鋼做成。 4.4.6 格構式軸心受壓構件的橫隔和綴件連接構造圖6.7.6 格構式構件的橫隔第66頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性1. 截面選擇4.4.7 格構式軸心受壓構件的截面設計設計截面時，當軸力設計值 N 、計算長度（ l0 x和l0y）、鋼材強度設計值f和截面類型都已知時，截面選擇分為兩個步驟：首先按實軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸，其次按繞虛軸與實軸等穩(wěn)定條件確定分肢間距。第67頁

35、，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性假定繞實軸長細比 =60100，根據(jù) 鋼號和截面類別查得整體穩(wěn)定系數(shù)求所需截面面積 繞實軸所需要的回轉半徑 (1) 按實軸（設為y軸）整體穩(wěn)定條件選擇截面尺寸第68頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性根據(jù)所需 、 (或b)初選分肢型鋼規(guī)格或截面尺寸實軸整體穩(wěn)定和剛度驗算，強度驗算和

36、板件寬厚比驗算若驗算不滿足要求，應重新假定 再試選截面，直至滿意為止。第69頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性根據(jù)換算長細比 ，則可求得所需要的 ：對綴條格構式構件(2) 按虛軸（設為 軸）與實軸等穩(wěn)定原則確定兩分肢間距 對綴板格構式構件 第70頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性(a)確定分肢間距cAc、I1c

37、xx11第71頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性得出第72頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性（1）強度驗算 強度驗算公式與實腹柱相同。柱的凈截面面積 An不應計入綴條或綴板的截面面積。（2）剛度驗算 （3）整體穩(wěn)定驗算 分別對實軸和虛軸驗算整體穩(wěn)定性。對實軸作整體穩(wěn)定驗算時與實腹柱相同。對虛軸作整體穩(wěn)定驗算時，

38、軸心受壓構件穩(wěn)定系數(shù) 應按換算長細比0 x 查出。（4）單肢穩(wěn)定驗算（5）綴條、綴板設計 2. 截面驗算第73頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性第74頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性例題 4-6第75頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles

39、of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性4.4 梁的整體穩(wěn)定第76頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性梁的主要破壞形式主要破壞形式 強度破壞整體失穩(wěn)局部失穩(wěn)剛度破壞截面應力分布整體失穩(wěn)局部失穩(wěn)第77頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性一、受彎構件整體穩(wěn)定臨界彎矩Mcr強度剛度為提高強度和

40、剛度Wnx和Inx盡可能大梁截面盡量高、寬太高太寬又會引起失穩(wěn)受彎構件整體穩(wěn)定第78頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性（1）當荷載較小時，偶有干擾，發(fā)生側向彎曲和扭轉， 干擾撤去，變形恢復，梁是整體穩(wěn)定的。（2）當荷載增大，超過某一數(shù)值（臨界值），有側向 干擾引起側向彎曲和扭轉，這時候，撤去干擾也不 能恢復變形，梁是不穩(wěn)定的。1、受彎構件整體失穩(wěn)現(xiàn)象第79頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Princ

41、iples of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性整體失穩(wěn)原因分析：上翼緣受壓下翼緣受拉腹板阻止上翼緣繞x-x軸屈曲帶動整個截面繞y-y軸屈曲第80頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性2、受彎構件整體穩(wěn)定臨界彎矩Mcr受彎構件失穩(wěn)前能承受的最大彎矩。根據(jù)薄壁構件計算理論，受彎構件彎扭平衡方程為：繞強軸彎曲平衡方程彎扭平衡方程第81頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Prin

42、ciples of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性雙軸對稱截面臨界彎矩：3、影響梁整體穩(wěn)定的因素 、 、 ，則臨界彎矩1） 受壓區(qū)側向支承點長度 ，則臨界彎矩2） 第82頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性3）荷載性質純彎曲時最低，其次是均布荷載，再次是集中力4）荷載作用位置荷載作用于上翼緣荷載作用于下翼緣第83頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles o

43、f Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性5）與支座約束程度有關 約束愈強， 越大6）加強受壓翼緣比加強受拉翼緣更有效 加強受壓翼緣， 越大提高整體穩(wěn)定最有效措施：2、加大其受壓翼緣寬度b。1、增加受壓翼緣側向支承來減小其側向自由長度。第84頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性規(guī)范規(guī)定：符合以下條件可不進行整體穩(wěn)定驗算 （1）有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固連接， 能阻止受壓翼緣側向位移（截面扭轉）時。（2）H型鋼或工字形

44、截面簡支梁受壓翼緣自由長度與其 寬度之比不超過下表所列數(shù)值時。第85頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性簡支受彎構件不需計算整體穩(wěn)定性的最大 值鋼號跨中無側向支承點的梁跨中有側向支承點的梁，不論荷載作用于何處荷載作用在上翼緣荷載作用在下翼緣Q235132016Q34510.516.513Q3901015.512.5Q4209.51512第86頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of

45、 Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性梁整體穩(wěn)定系數(shù)二、受彎構件整體穩(wěn)定計算1、受彎構件整體穩(wěn)定臨界應力2、受彎構件截面上最大應力Wx按受壓翼緣確定的毛截面抵抗矩R抗力分項系數(shù)f鋼材的抗彎強度設計值（=fy/R）第87頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性3、整體穩(wěn)定驗算公式4、規(guī)范中有關 計算（1 ）焊接工字形雙軸對稱截面受純彎曲作用簡支梁單向受彎雙向受彎第88頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計

46、原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性（2 ）單軸對稱的截面受其它荷載引入截面不對稱修正系數(shù)b和等效彎矩系數(shù)b時，以 代替第89頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性均勻彎曲的受彎構件，當可近似按如下計算：1、工字形截面 雙軸對稱：單軸對稱：按上面公式算得時不需進行換算，但 時按 取值時，其整體穩(wěn)定系數(shù)第90頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 De

47、sign Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性壓彎構件彎矩作用平面內失穩(wěn) 在N和M同時作用下，一開始構件就在彎矩作用平面內發(fā)生變形，呈彎曲狀態(tài)，當N和M同時增加到一定大小時則到達極限狀態(tài)，超過此極限狀態(tài)，要維持內外力平衡，只能減 小N和M。在彎矩作用平面內只產生彎曲屈曲。 4.5 實腹式壓彎構件在彎矩作用平面內的穩(wěn)定計算 4.5.1 壓彎構件整體失穩(wěn)形式壓彎構件彎矩作用平面外失穩(wěn)當構件在彎矩作用平面外沒有足夠的支撐以阻止其產生側向位移和扭轉時，構件可能發(fā)生彎扭屈曲而破壞，這種彎扭屈曲又稱為壓彎構件彎矩作用平面外的整體失穩(wěn)。 圖4.5.1 壓彎構件的整體失穩(wěn)第91頁，共99頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure第四章 單個構件的承載力 穩(wěn)定性規(guī)范規(guī)定壓彎構件彎矩作用平面內整體穩(wěn)定驗算公式為： （4.5.8）a) 繞虛軸彎曲的格構式壓彎構件b) 實腹式壓彎構件和繞實軸彎曲的格構式壓彎構件（4.5.9）c) 對于單軸對稱截面壓彎構件，當彎矩作用在對稱軸平面內且使較大翼緣受壓時，有可能在較小翼緣或無翼緣一側產生較大的拉應力而出現(xiàn)破壞。對于這種情況，除按式(4.