教學(xué)課件《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》

Chapter1第一章Introduction緒論《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》工程結(jié)構(gòu)鋼筋砼結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)1-generalsituationofsteelstructure鋼結(jié)構(gòu)的概況鋼結(jié)構(gòu)–––是鋼材制成的工程結(jié)構(gòu)，通常由型鋼和鋼板等制成的梁、桁架、柱、板等構(gòu)件組成，各部分之間用焊縫、螺栓或鉚釘連接。代表性的工程結(jié)構(gòu)霽虹橋全景大渡河瀘定橋南京長江大橋九江長江大橋用柔性拱加勁

的主聯(lián)(三跨)合攏情景上海南浦大橋上海鍋爐廠重型容器車間廣州白云機(jī)場大型客機(jī)檢修庫上海體育館比賽館網(wǎng)架北京國家奧林匹克體育中心游泳館北京京廣大廈深圳地王商業(yè)中心上海金茂大廈上海環(huán)球金融中心法國埃菲爾鐵塔西爾斯大廈

馬來西亞石油雙塔大廈臺(tái)北大廈101拜迪“七星級(jí)酒店”迪拜塔630/800米為世界最高建筑上海中心設(shè)計(jì)方案101日本富士山大廈§2鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1.強(qiáng)度高2.材質(zhì)均勻3.塑性韌性好4.工業(yè)化程度高5.拆遷方便6.密閉性好7.耐腐蝕性差8.耐火性差二、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍1.重型廠房結(jié)構(gòu)及受動(dòng)力荷載作用的廠房結(jié)構(gòu)2.大跨度結(jié)構(gòu)3.多層、高層及超高層建筑4.塔桅結(jié)構(gòu)5.容器、管道等6.可拆卸、裝配式房屋7.其他構(gòu)筑物網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)橋梁天津體育場千年穹頂西班牙迪加航空港上海會(huì)展中心單層廠房多層工業(yè)廠房2.工業(yè)廠房金陵石化總廠3.承受動(dòng)力荷載及地震作用的結(jié)構(gòu)帝王大廈4.高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)金茂大廈88層420米北京財(cái)富中心5.道路、橋梁結(jié)構(gòu)沈陽長青橋6.水利、水工結(jié)構(gòu)海上石油平臺(tái)(1).波紋拱殼結(jié)構(gòu)7.輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)(2)門式剛架結(jié)構(gòu)活動(dòng)車庫8.可拆卸、移動(dòng)房屋及移動(dòng)結(jié)構(gòu)9.構(gòu)筑物10.建筑小品一、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的演變1.容許應(yīng)力方法

從20世紀(jì)初到20世紀(jì)5O年代，鋼結(jié)構(gòu)采用安全系數(shù)法設(shè)計(jì)，即:N--構(gòu)件截面的內(nèi)力；A--構(gòu)件截面幾何特征；F--鋼材的最大強(qiáng)度；K--大于1的安全系數(shù)；[σ]--鋼材的容許應(yīng)力?！?鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法2.概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法(1)極限狀態(tài)：當(dāng)結(jié)構(gòu)或其組成部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)稱為結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。(2)

極限狀態(tài)分為兩類：

b.正常使用極限狀態(tài):

包括：影響正常使用或外觀的變形、影響正常使用的振動(dòng)、影響正常使用的或耐久性的局部破壞等狀態(tài)。a.承載能力極限狀態(tài):

包括：強(qiáng)度破壞、疲勞破壞、不適于繼續(xù)承載的變形、失穩(wěn)、傾覆、變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系等狀態(tài)。

(3)根據(jù)應(yīng)用概率分析的程度不同，可分為三種水準(zhǔn)：

半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法;

近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法（現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法）;

全概率設(shè)計(jì)方法。

a.半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法;1).三系數(shù)法（當(dāng)時(shí)稱為計(jì)算極限狀態(tài)法）

:1957年至1973年我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用半概率的分項(xiàng)系數(shù)法,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入三個(gè)分項(xiàng)系數(shù)，即:

荷載分項(xiàng)系數(shù)--考慮荷載的不定性;

材料分項(xiàng)系數(shù)--考慮材料的不均性;

工作條件系數(shù)--考慮結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的工作特點(diǎn)以及某些假定的計(jì)算簡圖與實(shí)際情況不完全相符等因素。2)

半經(jīng)驗(yàn)半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法(容許應(yīng)力法）

N--構(gòu)件截面的內(nèi)力；

A--構(gòu)件截面幾何特征；

K1--荷載系數(shù)；

K2--材料系數(shù);K3--調(diào)整系數(shù)；

fyk--鋼材的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

[σ]--鋼材容許應(yīng)力b、近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法

（現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017－2003)）

結(jié)構(gòu)的工作性能可用結(jié)構(gòu)的“功能函數(shù)”來描述：

Z＝g（X1，X2，…，Xn）

（1－3）

式中：

g（·）--結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)；

Xi(i＝1，2,…,n)--影響結(jié)構(gòu)可靠性的各物理量。

將各因素概括為兩個(gè)綜合隨機(jī)變量--結(jié)構(gòu)的抗力R、

作用效應(yīng)S，則公式（1-3）可以寫成：

Z＝g（R，S）＝R－S

（1-4）在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，可能出現(xiàn)下列三種情況：

Z＞0表示結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；

Z＝0表示結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)

Z＜0表示結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；

判斷結(jié)構(gòu)是否可靠，要看結(jié)構(gòu)是否達(dá)到極限狀態(tài)，為此，通常將下式：

Z＝g(R，S)＝R－S＝0

(1-5)

稱為極限狀態(tài)方程。結(jié)構(gòu)能完成預(yù)定功能的概率(可靠度)用Ps表示，則：Ps＝P{Z≥0}

（1-6）結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率(失效概率)用Pf表示，則：Pf＝P{Z<0｝（1-7）由于事件｛Z≥0｝與事件{Z＜0｝是對(duì)立事件，所以結(jié)

構(gòu)的可靠度與結(jié)構(gòu)的失效概率滿足:Ps＋Pf＝1

或

Ps＝1-Pf

（1-8）

因?yàn)镽和S都是隨機(jī)變量，且假定都服從正態(tài)分布，由概率論原理知功能函數(shù)Z=R-S也服從正態(tài)分布,則:f(z)PfμzZ的概率密度曲線Z=R-S

令：Z、R、S的平均值分別為

μz、μR、μs，標(biāo)準(zhǔn)差分別為σz、σR、σs，則:

因σz＞0，故：

f(z)μzZ的概率密度曲線PfZ=R-S因服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，故上式又可寫成：式中:

φ(·)--標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)函數(shù)；φ-1(·)--標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)函數(shù)的反函數(shù)。從圖中可以看出β與失效概率Pf間存在著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即:1).β減小時(shí)，陰影部分的面積增大，即失效概率Pf增大；

2).β增大時(shí)，陰影部分的面積減少，亦即失效概率Pf減小。說明β可以作為衡量結(jié)構(gòu)可靠度的一個(gè)數(shù)量指標(biāo)。β—可靠度指標(biāo)f(z)μzZ的概率密度曲線PfZ=R-S標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布時(shí)與的對(duì)應(yīng)值4.03.17X10-53.71.08X10-43.26.87X10-41.35X10-33.0β的計(jì)算:

將式(1-10)、(1-11)代入β的定義式得：

c.全概率設(shè)計(jì)法對(duì)結(jié)構(gòu)的各種基本變量均采用隨機(jī)變量或隨機(jī)過程來描述，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的概率分析，求得結(jié)構(gòu)最優(yōu)失效概率作為結(jié)構(gòu)可靠度的直接度量。三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)式

a.采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法(疲勞問題除外)，用分項(xiàng)系數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算；

b.結(jié)構(gòu)的可靠度用可靠度指標(biāo)來度量，并以分項(xiàng)系數(shù)的形式考慮。

（一）按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的基本組合或偶然組合進(jìn)行荷載（效應(yīng)）組合，采用下列表達(dá)式設(shè)計(jì)：式中：γo--結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；

S--荷載效應(yīng)（組合）的設(shè)計(jì)值；

R--鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接材料抗力的設(shè)計(jì)值。荷載效應(yīng)組合如下：2.由永久荷載效應(yīng)控制的組合：3.荷載分項(xiàng)系數(shù)取值如下：1.由可變荷載效應(yīng)控制的組合：（1）永久荷載分項(xiàng)系數(shù)當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)

--對(duì)可變荷載效應(yīng)控制的組合，應(yīng)取1.2;--對(duì)永久荷載效應(yīng)控制的組合，應(yīng)取1.35;

當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)

--一般情況下應(yīng)取1.0；

--對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮驗(yàn)算，應(yīng)取0.9。（2）可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)

--一般情況下應(yīng)取1.4；

--對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)取1.3。

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)這種單一材料，可以將荷載效應(yīng)表達(dá)式用應(yīng)力形式表示?？勺兒奢d起控制作用時(shí)：永久荷載起控制作用時(shí)：式中：4、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式--鋼材或連接材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。--鋼材或連接材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。--鋼材或連接材料抗力分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)于Q235鋼γR=1.087;Q345、Q390、Q420鋼γR=1.111

。鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范給出了各類鋼材和連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。(二)正常使用極限狀態(tài)1.

對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，要求分別采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和準(zhǔn)永久組合，并使變形等不超過相應(yīng)的規(guī)定限值。νGk

--永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件中產(chǎn)生的變形值；νQ1k--第1個(gè)可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件中產(chǎn)生的變形值（該值使計(jì)算結(jié)果為最大）；

νQik--其他第i個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中產(chǎn)生的變形值。

[ν]--結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的容許變形值。(315頁附錄2)

2.

對(duì)于受壓、受拉構(gòu)件，規(guī)范規(guī)定應(yīng)限制其長細(xì)比，即:

λ≤[λ](1-24）式中：λ--受壓、受拉構(gòu)件的計(jì)算長細(xì)比；

[λ]--規(guī)范規(guī)定的受拉、受壓構(gòu)件容許長細(xì)比，按規(guī)范采用?！?鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展研究方向

研制高強(qiáng)度鋼材

軋制新品種型鋼H型鋼、T型鋼壓型鋼板薄壁型鋼

改進(jìn)設(shè)計(jì)方法、優(yōu)化設(shè)計(jì)

采用新型結(jié)構(gòu)大跨度結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)輕型鋼結(jié)構(gòu)一、材料方面發(fā)展高強(qiáng)度鋼材和新品種型鋼，如強(qiáng)度更高的鋼材、耐候鋼（抗腐蝕）以及提高厚板材的質(zhì)量（抗層狀撕裂）。二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的研究三、新結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用四、高層建筑

五、結(jié)構(gòu)優(yōu)化原理的研究和應(yīng)用六、國產(chǎn)化§4本課程的主要內(nèi)容第一章緒論第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四章軸心受力構(gòu)件第五章受彎構(gòu)件一、本課程的主要內(nèi)容第六章拉彎、壓彎構(gòu)件第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料塑性破壞脆性破壞鋼材的破壞一、強(qiáng)度強(qiáng)度

–––鋼材抵抗荷載的能力。鋼材的機(jī)械性能

–––是鋼材在各種作用下反映的各種特性，包括強(qiáng)度、塑性和韌性等方面的內(nèi)容?！?鋼材的機(jī)械性能圖2.1碳素結(jié)構(gòu)鋼靜力拉伸曲線(Q235鋼)1.彈性階段：式中：fp

–––比例極限2.彈塑性階段：式中：fy

–––屈服點(diǎn)3.屈服階段：4.強(qiáng)化階段：式中：fu–––抗拉強(qiáng)度5.頸縮階段：下降迅速當(dāng)<fy

時(shí)–––材料為完全彈性體當(dāng)fy

時(shí)–––材料為完全塑性體(忽略應(yīng)變硬化作用)0fy圖2.2理想彈塑性體的應(yīng)力－應(yīng)變曲線定義鋼材強(qiáng)度的兩項(xiàng)重要指標(biāo)：fy

和

fu屈強(qiáng)比fy

/

fu–––鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)備的參數(shù)，fy

/

fu，強(qiáng)度儲(chǔ)備二、塑性塑性

–––指鋼材破壞前產(chǎn)生塑性變形的能力。衡量標(biāo)準(zhǔn)–––伸長率式中：l0–––試件原標(biāo)距長度，l0=5d0或l0=10d0；l1–––試件拉斷后標(biāo)距的長度。三、冷彎性能冷彎性能

–––衡量鋼材在常溫下冷加工彎曲時(shí)產(chǎn)生塑性變形的能力。圖2.3冷彎性能試驗(yàn)四、韌性韌性

–––衡量鋼材抵抗脆性破壞的機(jī)械性能指標(biāo)，其物理意義是構(gòu)件在脆斷時(shí)所吸收的沖擊功(J)。圖2.4沖擊韌性試驗(yàn)及試件缺口形式一、化學(xué)成分的影響鋼的基本元素Fe(占99%)C和其它元素§2影響鋼材機(jī)械性能的因素C：對(duì)鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性和可焊性有決定性的影響。隨含C量增加，鋼材抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度提高，但其他性能均降低。Si：是一種脫氧劑，適量的Si可提高強(qiáng)度，但對(duì)塑性、韌性、冷彎性能及可焊性無不良影響。Mn：脫氧劑，適量時(shí)可有效提高鋼材強(qiáng)度，并提高熱脆性能。S：有害元素，在高溫下(800~1200℃)時(shí)使鋼材變脆，稱為熱脆。P：有害元素，雖然不提高鋼材強(qiáng)度和抗銹蝕能力，但嚴(yán)重降低鋼材的塑性、韌性，且在低溫時(shí)使鋼材變脆，稱為冷脆。O,N：有害元素，O的影響與S相似，N的影響與P相似。二、冶煉、澆注和軋制的影響1.冶煉方法堿性平爐煉鋼法頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法鋼材質(zhì)量大體相當(dāng)堿性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法–––鋼材質(zhì)量較差，

已不用于承重結(jié)構(gòu)2.澆注方法沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度鋼材質(zhì)量價(jià)格3.軋制–––可使鋼材結(jié)晶致密，消除冶煉過程中的部分缺陷，質(zhì)量較高。三、鋼材的硬化時(shí)效硬化冷作硬化(應(yīng)變硬化)1.時(shí)效硬化時(shí)效硬化–––鋼材隨時(shí)間進(jìn)展將使屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高，伸長率和沖擊韌性降低，這種現(xiàn)象稱時(shí)效硬化。2.冷作硬化冷作硬化–––鋼材在彈塑性階段或塑性階段卸荷后再重復(fù)加載時(shí)，其屈服點(diǎn)將提高，即彈性范圍增大，而塑性和韌性降低，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化。四、溫度的影響圖2.5溫度對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響400500600300200100040506030201000–100100200300400500600fufyE(%)fu、fy(N/mm2),E(kN/mm2)250℃–––fu提高而塑性和韌性下降(藍(lán)脆現(xiàn)象)；300℃–––fy、fu、E顯著下降；600℃–––鋼材承載能力幾乎為零。五、復(fù)雜應(yīng)力作用的影響圖2.6復(fù)雜應(yīng)力作用狀態(tài)定義：eq

<fy

–––彈性狀態(tài)eq

fy

–––塑性狀態(tài)圖2.7平面應(yīng)力狀態(tài)2112yxyxyxxxyxyy

平面應(yīng)力狀態(tài)

普通梁中，只有和作用，即x=，xy

=和y=0

純剪時(shí)式中：fv–––鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。i=0(i=x,y,z)六、應(yīng)力集中影響(a)圖2.8應(yīng)力集中對(duì)鋼材性能的影響(b)(c)

在靜力荷載作用下，對(duì)截面強(qiáng)度無影響。應(yīng)力集中處使材料處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，降低其塑性。

應(yīng)力集中程度取決于物件的形狀變化?！?鋼材的種類和選用一、鋼材的種類

按用途分結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊用鋼

按化學(xué)成分分碳素鋼合金鋼低碳鋼(C0.25%)中碳鋼(0.25%<C0.6%)高碳鋼(C>0.6%)低合金鋼中合金鋼高合金鋼

按澆注方法沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼二、鋼材的牌號(hào)1.碳素結(jié)構(gòu)鋼Q–––·–––脫氧方式屈服點(diǎn)的“屈”字的首寫拼音字母鋼材的屈服點(diǎn)質(zhì)量等級(jí)分A,B,C,D四個(gè)等級(jí)，(質(zhì)量D級(jí)最好)沸騰鋼(F)半鎮(zhèn)靜鋼(b)鎮(zhèn)靜鋼(z)(通常省略不寫)如：Q235－A·F，Q235－C2.低合金結(jié)構(gòu)鋼合金元素符號(hào)平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)合金元素的平均含量(小于1.5%時(shí)可不標(biāo)出，高于1.5%標(biāo)出其百分?jǐn)?shù)的整數(shù)，如2、3等)。如：16Mn，15MnV三、鋼材的選用1.結(jié)構(gòu)的重要性2.荷載特征3.連接方法4.工作條件四、鋼材的規(guī)格(一)鋼板表示方法：–––寬度厚度

如：–––30010厚鋼板：厚度4.5~60mm,寬度600~3000mm,長度4~12m薄鋼板：厚度0.35~4.0mm,寬度500~1500mm,長度0.5~4m扁鋼：寬度兩邊均為軋制邊的鋼板型式，寬度10~20mm,厚度3~30mm。(二)熱軋型鋼角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼。1.角鋼分等邊和不等邊兩種。等邊：寬厚如：

906不等邊：長寬厚如：1258082.工字鋼分普通工字鋼和輕型工字鋼兩種。如I36a普通工字鋼：I截面高度的厘米數(shù)截面類型(a,b兩類)如QI50a輕型工字鋼：QI截面類型(a,b,c三類)3.H型鋼如：HK320a表示方法：截面公稱高度以mm計(jì)規(guī)格以a,b,c…表示寬翼緣H型鋼(HK)窄翼緣H型鋼(HZ)H型鋼樁(HU)熱軋H型鋼分為寬、中、窄翼緣H型鋼，它們的代號(hào)分別為HW、HM和HN。標(biāo)注方法與槽鋼相同，但代號(hào)“[”應(yīng)改變?yōu)椤盚”，例如HW260a、HM360、4.槽鋼普通槽鋼和輕型槽鋼。表示方法：截面高度的厘米數(shù)截面類型分a,b兩類截面類型分a,b,c三類普通槽鋼：如32a輕型槽鋼：Q如Q32a(三)鋼管熱軋無縫鋼管焊接鋼管表示方法：外徑壁厚(四)冷彎薄壁型鋼表示方法：B+形狀符號(hào)+長邊寬短邊寬卷邊寬厚度如：B12050202.5六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題1．厚板可焊性差，Q345等厚板焊接時(shí)，易出現(xiàn)層狀撕裂。應(yīng)采用Z向鋼，即《厚度方向性能鋼板GB5313》，要求沿厚度方向有良好的抗層狀撕裂性能，用厚度方向拉力試驗(yàn)的斷面收縮率來評(píng)定。應(yīng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特厚鋼。2．高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼在冷彎薄壁型鋼中的應(yīng)用尚未解決好，不能滿足輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的需要。主要應(yīng)解決其沖壓性差的問題。3．我國現(xiàn)只能生產(chǎn)鍍鋅鋼板，不能生產(chǎn)抗腐蝕性能更好的鍍鋁鋅鋼板，需引進(jìn)生產(chǎn)線或?qū)＠麃斫鉀Q。六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題4．型材品種規(guī)格還不能滿足建筑需要。要開發(fā)生產(chǎn)薄壁熱軋H型鋼等。5．建筑用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼品種太少，應(yīng)用比重較低。生產(chǎn)耐火鋼。第六節(jié)國外鋼材品種和鋼號(hào)簡介各國的鋼號(hào)基本上是以強(qiáng)度等級(jí)來劃分，表示方式為：字首符號(hào)鋼材的強(qiáng)度值鋼材質(zhì)量等級(jí)字首符號(hào)：

美國采用A(Alloy)；日本采用SS（一般結(jié)構(gòu)用軋制鋼材，第一個(gè)S為Steel的第一個(gè)字母）、SM（焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材）、SMA（焊接結(jié)構(gòu)用耐候性軋制鋼材）等；德國采用St（德文鋼Stahl）；意大利采用Fe；法國采用A、E等；俄羅斯采用C（俄文鋼的第一個(gè)字母）；英國無字首符號(hào)。第六節(jié)國外鋼材品種和鋼號(hào)簡介各國的鋼號(hào)基本上是以強(qiáng)度等級(jí)來劃分，表示方式為：字首符號(hào)鋼材的強(qiáng)度值鋼材質(zhì)量等級(jí)字首符號(hào)：鋼材的強(qiáng)度值：

單位一般為N/mm2

，但美國為Ksi(千磅／英寸2)。強(qiáng)度值有的采用fu，有的采用fy

。ISO國際標(biāo)準(zhǔn)、歐共體各國、日本等采用fu，美國、獨(dú)聯(lián)體各國等采用fy。鋼材質(zhì)量等級(jí)：分為A、B、C、D、E等。

各國鋼材標(biāo)準(zhǔn)不同，很難明確地找出與我國鋼材品種之間的相應(yīng)關(guān)系，正確做法是檢查它們提供的質(zhì)保書(化學(xué)成分和機(jī)械性能)，以確定該鋼種與我國哪個(gè)鋼種是可代替的。以強(qiáng)度為依據(jù)的各國鋼材與我國鋼材相應(yīng)關(guān)系列于下表。各國鋼材品種與我國鋼材品種對(duì)應(yīng)表中國美國

日本英國法國德國俄羅斯235A36SS400SM400SMA40040E24St37C235Q345A572-50SM490YASM490YBSM52050DE36St44C345Q390A572-60SM57050FA50St50C390Q420A572-65A60St60C440第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接圖3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法§1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法圖3.22

圖3.1b鋼結(jié)構(gòu)的連接方法圖3.1b螺栓連接焊接：構(gòu)造簡單，節(jié)省材料，操作簡便省工，生產(chǎn)效率高，在鋼結(jié)構(gòu)連接中應(yīng)用較廣。栓接：普通螺栓連接

(Q235鋼)精制螺栓連接：A，B級(jí)粗制螺栓連接：C級(jí)高強(qiáng)度

螺栓連接摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接：用于直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。承壓型高強(qiáng)度螺栓連接：用于承受靜力或間接動(dòng)力的結(jié)構(gòu)。鉚接：傳力可靠，塑性、韌性較好，但制造費(fèi)工費(fèi)料，且勞動(dòng)強(qiáng)度高，目前已使用極少。§2焊縫的形式、質(zhì)量等級(jí)及檢查方法一、焊接的形式1.根據(jù)焊件的接頭位置可分為對(duì)接接頭–––對(duì)接焊縫角接接頭搭接接頭–––角焊縫T形接頭對(duì)接焊縫角焊縫圖3.2焊接接頭及焊縫的形式2.根據(jù)施焊的位置可分為平焊立焊橫焊仰焊(a)(b)(c)(d)(e)圖3.3焊縫的施焊位置二、焊縫的表示方法焊縫符號(hào)表3.1hfhf

E50daaaahfhf

hf

hf

aaaad角焊縫單面焊縫雙面焊縫安裝焊縫相同焊縫型式標(biāo)注方法對(duì)接焊縫塞焊縫三面圍縫E50為對(duì)焊條的輔助說明三、焊縫的質(zhì)量等級(jí)及檢查1.焊縫的缺陷常見的缺陷：裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透等。圖3.4焊縫缺陷2.焊縫的質(zhì)量等級(jí)及檢查依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB502－95)III級(jí)：外觀檢查II級(jí)：外觀檢查+超聲波I級(jí)：外觀檢查+超聲波+射線質(zhì)量等級(jí)增高（1）對(duì)接焊縫正對(duì)接焊縫（2）角焊縫T型對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫3.3對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.3.1焊縫的形式3.3對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算3.3.2對(duì)接焊縫的構(gòu)造（p49）1常見的坡口型式：I型、V型、U型、X型、單邊V型、K型、單邊U型。2焊件尺寸不同時(shí)的處理方法1）板寬不同時(shí)2）板厚不同時(shí)的處理方法3.3.3對(duì)接焊縫的計(jì)算2計(jì)算的基本假設(shè)：2）焊縫中應(yīng)力分布情況基本與焊件原有相同。1）

焊縫視為焊件截面的延續(xù)部分；1對(duì)接焊縫分為：焊透和部分焊透（自學(xué)）兩種；部分焊透不能垂直受力承受動(dòng)載NNt3.3.3.1軸心力作用式中：lw––焊縫的計(jì)算長度，當(dāng)有引弧板時(shí)取

l

無引弧板時(shí)取l-2t

t––焊件中較薄焊件的厚度

；

T形連接中為腹板厚度––對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。lNNt當(dāng)計(jì)算不滿足時(shí)怎么辦？當(dāng)計(jì)算不滿足時(shí)改為斜對(duì)接焊縫NNtBθNsinθNcosθlw另:當(dāng)tanθ≤1.5時(shí),不用驗(yàn)算!NNlwtAtMMmaxmax3.3.3.2彎矩和剪力共同作用時(shí)1.矩形截面1）正應(yīng)力計(jì)算2）剪應(yīng)力計(jì)算式中：Ww–––焊縫截面抵抗矩；–––對(duì)接焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。Sw–––焊縫截面計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩；Iw–––焊縫截面慣性矩；2.“I”字形截面除按矩形截面驗(yàn)算max、max點(diǎn)外，尚須補(bǔ)充：式中為何引用系數(shù)1.1？考慮折算應(yīng)力只在局部發(fā)生，因而將焊縫強(qiáng)度提高。MV1焊縫截面σmaxτσ1τ1τmax[例1]兩塊鋼板連接，采用對(duì)接焊縫。已知F=950kN(設(shè)計(jì)值)，板寬600mm，板厚為8mm，鋼材Q235，焊條E43系列，手工焊，無引弧板。NNlwtA問焊縫承受的最大應(yīng)力是多少？3.4.1角焊縫的構(gòu)造P3.4.1.1角焊縫的形式按焊縫長度與外力作用方向關(guān)系不同可側(cè)面角焊縫正面角焊縫3.4角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的形式：側(cè)面角焊縫和正面角焊縫按角焊縫截面形式普通型凹面型平坦型(a)普通型(b)平坦型hf

(c)凹面型3.4.1.2角焊縫的構(gòu)造要求1.最小焊腳尺寸(mm)tmax

–較厚焊件厚度當(dāng)tmax

4mm時(shí)，hf,min=tmax2.最大焊腳尺寸tmin

–較薄焊件的厚度(mm)tmin

6mm：hf,maxtmin對(duì)板件邊緣角焊縫：tmin

>6mm：hf,maxtmin

–(1~2)mm3.角焊縫最大計(jì)算長度和最小計(jì)算長度lw,min

8hf

和40mmlw,max

60hf

(靜力或間接動(dòng)力荷載)40hf

(直接動(dòng)力荷載)3.4.2角焊縫的計(jì)算3.4.2.1角焊縫強(qiáng)度表達(dá)式假設(shè)角焊縫的破壞面均位于45o喉部截面，其焊縫有效面積為Ae

=0.7hflw。應(yīng)力在截面上是均勻分布的。角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值統(tǒng)一采用，不區(qū)別抗拉、抗壓和抗剪。1基本假設(shè)：2角焊縫的應(yīng)力分析P(b)(c)(a)由Nx

f式中：he

–––焊縫有效厚度，he

=0.7hf。3公式推導(dǎo)過程自學(xué)教材P由Ny

ff

–––正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù)，對(duì)于承受靜力或間接動(dòng)力的結(jié)構(gòu)取1.22，對(duì)于承受直接動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)取1.0。4角焊縫基本計(jì)算公式3.4.2.2角焊縫的計(jì)算P1.軸心力作用時(shí)角焊縫的計(jì)算A.正面或側(cè)面角焊縫式中：f

–––正面角焊縫取1.22；

側(cè)面角焊縫取1.0。B.兩個(gè)方面力綜合作用時(shí)式中：(對(duì)豎直焊縫)(對(duì)水平焊縫)C.當(dāng)用角鋼連接時(shí)(1)采用兩面?zhèn)群笗r(shí)兩面?zhèn)群窶=0：式中：b

–––角鋼肢寬；Z0

–––角鋼形心矩；1,2

–––角鋼肢背、肢尖焊縫內(nèi)力分配系數(shù)。角鋼兩側(cè)角焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)表3.2角鋼類型等邊不等邊不等邊連接情況分配

系數(shù)角鋼肢背1角鋼肢尖20.700.300.750.250.650.35(2)當(dāng)采用三面圍焊時(shí)三面圍焊假設(shè)hf

3，M=0：再假設(shè)hf

1，hf

2(通常取hf

1=hf

2=hf

3)，則有圖3.16角鋼與連接板的角焊縫連接(c)L形圍焊(3)采用L圍焊時(shí)由三面圍焊結(jié)論：令上式為零，則：[例2]如圖所示雙角鋼支撐拉桿，承受軸心拉力N=700kN(設(shè)計(jì)值，間接動(dòng)力荷載)，試設(shè)計(jì)其與節(jié)點(diǎn)板的連接角焊縫。已知鋼材為Q235－A·F，焊條E為43型。[分析]設(shè)計(jì)角鋼連接角焊縫的型式，因此有三種不同型式可供采用：

兩面?zhèn)群福?三面圍焊； L形圍焊。通常解此類題型是先假設(shè)焊腳尺寸后，再求焊縫的長度。[已知條件]荷載設(shè)計(jì)值及其性質(zhì)；

連接板及角鋼的尺寸。解：一、按構(gòu)造要求，確定角焊縫焊腳尺寸范圍已知：節(jié)點(diǎn)板t=14mm,角鋼t1=10mmhf,max

=t1–1=9mm(角鋼尖和角鋼端部)。二、角焊縫設(shè)計(jì)1.用側(cè)面角焊縫等邊角鋼，正反面角焊縫，每面需要：實(shí)用角焊縫已標(biāo)于圖中：角鋼背：12–200(12190=2280mm2>2188mm2)角鋼尖：6–170(6160=960mm2>938mm2)。如題中未給出焊腳尺寸，則設(shè)角鋼背焊腳尺寸為12mm，長lw1，設(shè)角鋼尖焊腳尺寸為6mm，長lw2考慮無引弧板：N3=20.78901601.22=196.76kN2.采用三面圍焊設(shè)全部角焊縫焊腳尺寸為8mm實(shí)用：l1=lw1+5=214mm，取215mml2=lw2+5=68mm，取70mml3=b=90mm3.L形圍焊因內(nèi)力較大，需hf3過大，不能采用L形圍焊。3.4.2.3彎矩、剪力和軸力共同作用時(shí)的角焊縫計(jì)算

矩形截面將綜合作用分解為各力單獨(dú)作用之和有：3.4.2角焊縫的計(jì)算3.4.2.3彎矩、剪力和軸力共同作用時(shí)的角焊縫計(jì)算(1)偏心軸力作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算NθeNxNyMAσNxσMτNyhehet(2)V、M共同作用下焊縫強(qiáng)度計(jì)算h1σfAσfBτf對(duì)于A點(diǎn)：式中：Iw—全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性矩；

h1—兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。xxhh2BB’Ah1MeFVM對(duì)于B點(diǎn)：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：式中：h2、lw,2—腹板焊縫的計(jì)算長度；

he,2—腹板焊縫截面有效高度。h1σf1σf2τfxxhh2BB’Ah1MVMyeNxVFAOA三、扭矩、剪力和軸力共同作用圖3.21扭矩、剪力和軸心力共同作用時(shí)搭接接頭的角焊縫=yT=VeOxyyxNVO假定:A、被連接件絕對(duì)剛性，焊縫為彈性，即：T作用下被連接件有繞焊縫形心旋轉(zhuǎn)的趨勢；B、T作用下焊縫群上任意點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與焊縫形心的連線，且大小與r成正比；C、在V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。3T、V共同作用下將F向焊縫群形心簡化得:V=FT=F(e1+e2)Fe1e2x0l1l2xxyyAA’0TVr故：該連接的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)為A點(diǎn)和A’點(diǎn)xxyyrrxryAτTAxτTAyτTA0θτVyheT作用下A點(diǎn)應(yīng)力:將其沿x軸和y軸分解:e2x0l1l2xxyyAA’0TVr剪力V作用下,A點(diǎn)應(yīng)力:A點(diǎn)垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為:A點(diǎn)平行于焊縫長度方向的應(yīng)力為:強(qiáng)度驗(yàn)算公式：思考:以上計(jì)算方法為近似計(jì)算，為什么?τVxxyyrrxryAτTAxτTAyτTA0θτVyhe根據(jù)角焊縫強(qiáng)度的基本公式：[例3]試設(shè)計(jì)圖示柱牛腿與柱的連接角焊縫。已知F=250kN(設(shè)計(jì)值，直接動(dòng)力荷載)，

e=0.4m，鋼材Q235－B，焊條E4316型。圖3.20[已知條件]荷載設(shè)計(jì)值及性質(zhì)；焊縫形狀及尺寸；[求解]焊腳厚度hf

。解：M=Fe=2500.4=100kN·mV=F=250kN一、求等效荷載：二、計(jì)算焊縫截面幾何特征計(jì)算時(shí)注意無引弧板If=

0.7hf(23003/12+21901622+4901502)

=15.80106hf

mm4Aw=

20.7hf300mm2設(shè)焊縫焊腳尺寸為hfA點(diǎn)：B點(diǎn)：動(dòng)力荷載Bf=1.0計(jì)算假定：N、V由焊縫全截面均勻承擔(dān)。連接為絕對(duì)剛性，焊縫處于彈性工作狀態(tài)；根據(jù)假設(shè)，焊縫群最不利點(diǎn)是A點(diǎn)式中：r–––A點(diǎn)的半徑IP

=Ix+Iy

–––角焊縫有效截面的極慣性矩。[例4]試設(shè)計(jì)圖示厚度為12mm的支托板和柱搭接的角焊縫，作用力F=100kN(設(shè)計(jì)值，靜力)至柱翼緣邊距離為200mm，鋼材Q235，焊條E43系列。圖3.22–12–20200100F220x0y95假設(shè)焊腳尺寸為hf一、計(jì)算形心O的位置根據(jù)材料力學(xué)，在忽略焊腳尺寸的影響后有：[已知條件]：荷載設(shè)計(jì)值及性質(zhì)，焊縫形式及尺寸；[求解]：焊腳尺寸。二、計(jì)算有效焊縫截面幾何特征三、焊腳尺寸計(jì)算§3.4殘余應(yīng)力和殘余變形3.4.1產(chǎn)生的原因鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中，局部區(qū)域受到高溫作用，引起不均勻的加熱和冷卻，使構(gòu)件產(chǎn)生焊接變形焊接殘余應(yīng)力有縱向、橫向和沿厚度方向之分?？v向橫向焊接殘余應(yīng)力沿厚度方向焊接殘余應(yīng)力3.4.2焊接殘余應(yīng)力影響（1）對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響。鋼材有一定塑性，在靜荷載作用下，焊接殘余應(yīng)力不影響結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度，對(duì)承載能力沒有影響。（2）對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響。構(gòu)件上的焊接殘余應(yīng)力會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度。（3）對(duì)低溫冷脆的影響。焊接殘余應(yīng)力對(duì)低溫冷脆的影響經(jīng)常是決定性的，必須引起足夠的重視。（４）對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有明顯不利影響。焊接殘余變形3.4.4減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法1、合理的焊縫設(shè)計(jì)合理地選擇焊縫的尺寸和形式盡可能減少不必要焊縫合理地安排焊縫的位置盡量避免焊縫的過分集中和交叉盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力2合理的工藝措施采用合理的焊接順序和方向采用反變形法減小焊接殘余變形或焊接殘余應(yīng)力錘擊或輾壓焊縫，使焊縫得到延伸，從而降低焊接應(yīng)力小尺寸焊件，焊前預(yù)熱，或焊后回火接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形。§5普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算3.5.1普通螺栓連接的構(gòu)造1普通螺栓的規(guī)格表示方法：標(biāo)準(zhǔn)螺栓直徑：M12、(14)、16、(18)、20、(22)、24、27、30mm等A、B、級(jí)5.6或8.8級(jí)do--d＝0.3～0.5mmC級(jí)4.6或4.8級(jí)do--d＝1～3mmM+公稱直徑分為:A、B、C三個(gè)級(jí)別高強(qiáng)度螺栓規(guī)格（簡介）材料由45號(hào)、40B和20MnTiB鋼熱處理45號(hào)－8.8級(jí)；40B和20MnTiB－10.9級(jí)

（a）大六角頭螺栓（b）扭剪型螺栓2螺栓的排列形式1.受力要求2.構(gòu)造要求3.施工要求3.5.1普通螺栓連接的構(gòu)造A并列中距中距邊距邊距端距B錯(cuò)列邊距中距中距邊距端距中距中距邊距邊距端距中距acacee2e1e2e1(a)(b)螺栓的排列圖3.22

圖3.22

3.5.2、普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算傳力方式受剪螺栓連接：靠栓桿受剪，孔壁承壓傳力。受拉螺栓連接：靠栓桿沿桿軸方向受拉傳力。拉剪螺栓連接：兼有兩種形式。FNF1受剪螺栓連接破壞形式（1）螺栓桿被剪壞栓桿較細(xì)而板件較厚時(shí)N/2NN/2NNNN（2）孔壁的擠壓破壞栓桿較粗而板件較薄時(shí)（3）板件被拉斷截面削弱過多時(shí)

以上破壞形式予以計(jì)算解決。（4）板件端部被剪壞(拉豁)

端矩過小時(shí)；端矩不應(yīng)小于2dONN（5）栓桿彎曲破壞螺栓桿過長；栓桿長度不應(yīng)大于5d這兩種破壞構(gòu)造解決N/2NN/2(1)栓桿剪斷(2)孔壁擠壓壞(3)鋼板拉斷(4)端部鋼板剪斷(5)柱桿受彎破壞計(jì)算滿足構(gòu)造保證2.計(jì)算方法(1)單個(gè)受剪螺栓的承載力設(shè)計(jì)值

抗剪承載力設(shè)計(jì)值假定：螺栓受剪面上的剪應(yīng)力為均勻分布式中：nv

–––受剪數(shù)目，單剪nv

=1，雙剪nv

=2。N/2NN/2(a)(b)t5t3t1t2t4(c)承壓承載力設(shè)計(jì)值假定：承壓應(yīng)力沿螺栓直徑的投影面均勻分布式中：t

–––在同一受力方向的承壓構(gòu)件中的較小總厚度。d(2)螺栓群的受剪螺栓連接計(jì)算

軸心力作用時(shí)圖3.25螺栓群受軸心力作用時(shí)受剪螺栓NNNNbt1t1l1tIIIIIIIIIIII(a)A.確定螺栓需要數(shù)目B.驗(yàn)算鋼板凈截面強(qiáng)度式中：An–––構(gòu)件或連接板的凈截面積。

并列布置：構(gòu)件截面：An=(b–n1d0)t連接板截面：An=2(b–n1d0)t1

A并列中距中距邊距邊距端距

錯(cuò)列布置：IIIeeeee1e1baNNNNt1tt1III(b)1’1’11

受偏心力作用時(shí)yeFOxxxT=Feyyx1y1OO假定：剛性，彈性體，受扭所有螺栓均繞螺栓群形心O旋轉(zhuǎn)。TxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F

受剪時(shí)1受拉螺栓連接1）受力性能和破壞形式3.5.2、普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算2.計(jì)算方法(1)單個(gè)受拉螺栓的承載力設(shè)計(jì)值式中：Ae,de–––螺栓螺紋處有效面積和直徑。dedndmd受偏心力作用時(shí)N1maxN2N3NiN1maxy1y1y2yiFNeMV11刨光頂緊支托OA.小偏心(2)螺栓群的受拉螺栓連接計(jì)算受軸心拉力作用時(shí)受彎時(shí)中和軸位于螺栓群形心O處式中：m–––螺栓列數(shù)。受拉時(shí)每個(gè)螺栓均勻受力：B.大偏心N1maxN2Niynyiy2y1eFO11V中和軸位于最下一排螺栓處，則中和軸位于最下一排螺栓處，則(三)拉剪螺栓連接重要連接–––用支托板承受剪力。次要連接–––滿足相關(guān)方程。3.5.2、普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算圖3.31[例5]試設(shè)計(jì)一C級(jí)螺栓的搭接接頭。作用力設(shè)計(jì)值F=230kN，偏心距e=300mm。材料Q235鋼。圖3.27[解]試選M20螺栓，d0=21.5mm，縱向排列，采用比中距最小容許距離3d0稍大的尺寸，以增長力臂。單個(gè)受剪螺栓的抗剪和承壓承載力設(shè)計(jì)值：因y1=30cm>3x1=35=15cm，得[例6]試設(shè)計(jì)一屋架下弦端板和柱翼緣板的C級(jí)螺栓連接。豎向剪力V=250kN由支托承受，螺栓只承受水平拉力F=420–200=220kN。420kNN1max580=400e=320e=120320kN250200OO圖3.30[解]初選12個(gè)M20螺栓，d0=21.5mm。并按圖中所示尺寸排列，中距比最小容許距離3d0稍大。e=12cm。先按小偏心情況計(jì)算。單個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值。須改按大偏心情況計(jì)算，即假定中和軸在最上一排螺栓軸線O處，e=32cm?！?－6

高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算3.6.1、高強(qiáng)度螺栓的工作性能及單栓承載力

1、按受力特征的不同高強(qiáng)度螺栓分為兩類：

摩擦型高強(qiáng)度螺栓—通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力，

破壞準(zhǔn)則為克服摩擦力；

承壓型高強(qiáng)度螺栓—受力特征與普通螺栓類似。2、高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的確定

高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力是根據(jù)螺栓桿的有效抗拉強(qiáng)度確定的，并考慮了以下修正系數(shù)：考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)0.9；為防止施工時(shí)超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)0.9；考慮擰緊螺帽時(shí)，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對(duì)抗拉強(qiáng)度的降低除以系數(shù)1.2。附加安全系數(shù)0.9。因此，預(yù)拉力：Ae—螺紋處有效截面積；fu—螺栓熱處理后的最抵抗拉強(qiáng)度；8.8級(jí)，取fu=830N/mm2，

10.9級(jí)，取fu=1040N/mm23、高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)μ摩擦型高強(qiáng)度螺栓是通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力的，而摩擦力的大小取決于板件間的擠壓力（P）和板件間的抗滑移系數(shù)μ

；板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼號(hào)有關(guān)，其大小隨板件間的擠壓力的減小而減小；規(guī)范給出了不同鋼材在不同接觸面的處理方法下的抗滑移系數(shù)μ,如下表4、高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能和單栓承載力(1)抗剪連接工作性能受力過程與普通螺栓相似，分為四個(gè)階段：摩擦傳力的彈性階段、滑移階段、栓桿傳力的彈性階段、彈塑性階段。但比較兩條N—δ曲線可知，由于高強(qiáng)度螺栓因連接件間存在很大的摩擦力，故其第一個(gè)階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通螺栓。abNN/2N/2abNN/2N/2式中：0.9—抗力分項(xiàng)系數(shù)γR的倒數(shù)(γR=1.111);

nf—傳力摩擦面數(shù)目;

μ--摩擦面抗滑移系數(shù);P—預(yù)拉力設(shè)計(jì)值.（2）抗剪連接單栓承載力（摩擦型）單栓抗剪承載力：抗剪承載力：承壓承載力：（2）抗剪連接單栓承載力（承壓型）5、高強(qiáng)度螺栓抗拉連接工作性能和單栓承載力NPCP+△P=PfC-△C=CfNtA、摩擦型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力為：B、承壓型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力，因其破壞準(zhǔn)則為螺栓桿被拉斷，故計(jì)算方法與普通螺栓相同，即：式中：Ae--螺栓桿的有效截面面積；

de--螺栓桿的有效直徑；

ftb—高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。上式的計(jì)算結(jié)果與0.8P相差不多。（1）高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接6、高強(qiáng)度螺栓連接在拉力和剪力共同作用下的工作性能和單栓承載力（2）高強(qiáng)度螺栓承壓型連接

對(duì)于高強(qiáng)度螺栓承壓型連接在剪力和拉力共同作用下計(jì)算方法與普通螺栓相同。為了防止孔壁的承壓破壞，應(yīng)滿足：系數(shù)1.2是考慮由于外拉力的存在導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓的承壓承載力降低的修正系數(shù)。二、高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算1、軸心力作用假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：對(duì)于摩擦型連接：對(duì)于承壓型連接：NNNNbtt1b1

高強(qiáng)度螺栓群軸心力作用下,為了防止板件被拉斷尚應(yīng)進(jìn)行板件的凈截面驗(yàn)算.A、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接主板的危險(xiǎn)截面為1-1截面。11考慮孔前傳力50%得：1-1截面的內(nèi)力為：2、扭矩或扭矩、剪力共同作用下

計(jì)算方法與普通螺栓相同，即：FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力F作用下每個(gè)螺栓受力：三、高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計(jì)算1、軸心力作用假定各螺栓均勻受力，故所需螺栓數(shù)：N2、彎矩作用下

由于高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力一般總小于其預(yù)拉力P，故在彎矩作用下，連接板件接觸面始終處于緊密接觸狀態(tài)，彈性性能較好，可認(rèn)為是一個(gè)整體,所以假定連接的中和軸與螺栓群形心軸重合，最外側(cè)螺栓受力最大。MMM1234y1y2N1N2N3N4受壓區(qū)中和軸由力學(xué)可得：因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式即可：3、偏心拉力作用下

偏心力作用下的高強(qiáng)度螺栓連接，螺栓最大拉力不應(yīng)大于0.8P，以保證板件緊密貼合，端板不會(huì)被拉開，所以摩擦型和承壓型均可采用以下方法（疊加法）計(jì)算:Ne1234M=N?eNy1y2N1N2N3N4中和軸M作用下N作用下四、高強(qiáng)度螺栓群在拉力和剪力共同作用下的連接計(jì)算NV單個(gè)螺栓所受的剪力：單個(gè)螺栓所受的拉力：1234NVN作用下V作用下§6高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算·S表示高強(qiáng)度螺栓公稱抗拉強(qiáng)度f0.2與fu之比的10倍公稱抗拉強(qiáng)度

fu的1/100性能等級(jí)按熱處理后強(qiáng)度劃分為10.9S8.8S摩擦型高強(qiáng)度螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓受剪螺栓連接受拉螺栓連接拉剪螺栓連接傳力方式受力特點(diǎn)一、摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接1.受剪高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能和計(jì)算(1)受力情況連接彈性性能好，在相對(duì)滑移前承載力高，且剪切變形小，耐疲勞。承載能力極限狀態(tài)

–––摩阻力剛被克服，連接即將產(chǎn)生相對(duì)滑移。(2)計(jì)算方法單個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值式中：–––摩擦面的抗滑移系數(shù)；nf–––傳力摩擦面數(shù)目；P–––螺栓予拉力。螺栓群的受剪高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算與普通螺栓受剪連接計(jì)算完全一樣，只需將換成即可。圖3.31毛截面：第一凈截面：[例7]如圖所示，摩擦型高強(qiáng)螺栓連接。鋼材為Q235－A，8.8級(jí)M20螺栓?？讖絛0=21.5mm。摩擦面為噴丸后生赤銹。承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值PGK=35kN，活載標(biāo)準(zhǔn)值PQK=210kN。設(shè)計(jì)此螺栓連接。120306030454560圖3.22N–16120–8120–8120[解]一、求單個(gè)螺栓抗剪承載力二、承受荷載設(shè)計(jì)值三、需要螺栓數(shù)目按構(gòu)造要求排列如圖所示。取邊距為1.5d030mm，螺栓距3d060mm，端距2d045mm。四、凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算2.受拉高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算(1)單個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值(2)螺栓群的受拉高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算受軸心荷載時(shí)(與普通螺栓群完全一樣)受偏心荷載作用時(shí)，不區(qū)分大、小偏心，一律按普通螺栓連接時(shí)小偏心的情況計(jì)算，即取中和軸位于螺栓群形心O處。3.拉剪高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算(1)單個(gè)拉剪高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值式中：Nt

0.8P(2)螺栓群的拉剪高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算圖3.33M=FeV=FFy2y1Nt1Nt2[例8]試設(shè)計(jì)一梁和柱的摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，承受的彎矩和剪力設(shè)計(jì)值為M=105kN·m、V=720kN。構(gòu)件材料Q235鋼。圖3.34[解]試選12個(gè)20MnTiB鋼M22螺栓(10.9級(jí))，并采用圖中的尺寸排列。構(gòu)件接觸面的處理方法采用噴砂后生赤銹。不滿足。由比例關(guān)系可得：二、承壓型高強(qiáng)度螺栓連接1.受剪高強(qiáng)度螺栓連接承載力極限狀態(tài)

–––摩擦力被克服，連接產(chǎn)生滑移后，由栓桿受剪和孔壁承壓直至破壞。單個(gè)承壓型高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值2.受拉高強(qiáng)度螺栓連接3.拉剪高強(qiáng)度螺栓連接分章頁3----－－4Chapter4

第四章軸心受力構(gòu)件§1-軸心受力構(gòu)件的類型軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受力構(gòu)件截面形式：§2軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度一、軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于有孔洞削弱的軸心受力構(gòu)件，仍以其凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到其強(qiáng)度限值作為設(shè)計(jì)時(shí)的控制值。其計(jì)算公式為An取值：

當(dāng)軸心受力構(gòu)件采用普通螺栓（或錨栓）連接時(shí)，若螺栓（或錨栓）為并列布置［圖４-４（ａ）］，Aｎ按最危險(xiǎn)截面Ⅰ—Ⅰ計(jì)算。若螺栓錯(cuò)排布置［圖４-４（ｂ）］，構(gòu)件可能沿正交截面Ⅰ—Ⅰ破壞，也可能沿鋸齒狀截面Ⅱ—Ⅱ破壞。Aｎ應(yīng)通過計(jì)算比較確定，即取截面Ⅰ—Ⅰ和截面Ⅱ—Ⅱ兩者較小者為凈截面面積。An取值：對(duì)于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，可以認(rèn)為連接傳力所依靠的摩擦力均勻分布于螺孔四周，故在孔前接觸面已傳遞一半的力（圖４-５）。因此，最外列螺栓處危險(xiǎn)截面的凈截面強(qiáng)度應(yīng)按式（４-２）和式（４-３）計(jì)算二、軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算按正常使用極限狀態(tài)的要求，軸心受力構(gòu)件均應(yīng)具有一定的剛度。軸心受力構(gòu)件的剛度通常用長細(xì)比來衡量，長細(xì)比愈小，表示構(gòu)件剛度愈大，反之則剛度愈小。當(dāng)軸心受力構(gòu)件剛度不足時(shí)，在本身自重作用下容易產(chǎn)生過大的撓度，在動(dòng)荷載作用下容易產(chǎn)生振動(dòng)，在運(yùn)輸和安裝過程中容易產(chǎn)生彎曲。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)軸心受力構(gòu)件的長細(xì)比進(jìn)行控制。軸心受力構(gòu)件對(duì)主軸x軸、y軸的長細(xì)比λｘ和λｙ應(yīng)滿足下列要求:一、整體穩(wěn)定的計(jì)算1.整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力確定軸心壓桿整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力的方法一般有下列四種?！?軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定a.屈曲準(zhǔn)則彎曲屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲彎扭屈曲一、整體穩(wěn)定的計(jì)算1.整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力§3軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定b.邊緣準(zhǔn)則實(shí)際的軸心壓桿與理想柱的受力性能之間是有很大差別的，這是因?yàn)閷?shí)際軸心壓桿是帶有初始缺陷的構(gòu)件。邊緣屈服準(zhǔn)則以有初偏心和初彎曲等的壓桿為計(jì)算模型，截面邊緣應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)即視為壓桿承載能力的極限。一、整體穩(wěn)定的計(jì)算1.整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力c.最大強(qiáng)度準(zhǔn)則最大強(qiáng)度準(zhǔn)則仍以有初始缺陷（初偏心、初彎曲和殘余應(yīng)力等）的壓桿為依據(jù)，但考慮塑性深入截面，以構(gòu)件最后破壞時(shí)所能達(dá)到的最大軸心壓力值作為壓桿的穩(wěn)定極限承載力。壓桿失穩(wěn)時(shí)臨界應(yīng)力σｃｒ與長細(xì)比λ之間的關(guān)系曲線稱為柱子曲線。我國現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》所采用的軸心受壓柱子曲線是按最大強(qiáng)度準(zhǔn)則確定的，計(jì)算結(jié)果與國內(nèi)各單位的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，較為吻合，說明了計(jì)算理論和方法的正確性?，F(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》在上述計(jì)算資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際，將這些柱子曲線合并歸納為四組，取每組中柱子曲線的平均值作為代表曲線，即圖４-１１中的ａ、ｂ、ｃ、ｄ四條曲線。在λ＝４０～１２０的常用范圍，柱子曲線ａ比曲線ｂ高出４％～１５％，而曲線ｃ比曲線ｂ低７％～１３％，ｄ曲線則更低，主要用于厚板截面。2.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算軸心受壓構(gòu)件所受應(yīng)力應(yīng)不大于整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力，考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)γＲ后，即為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算采用下列形式:整體穩(wěn)定系數(shù)φ值應(yīng)根據(jù)表４-３、表４-４的截面分類和構(gòu)件的長細(xì)比，按附表７-１～附表７-４查出整體穩(wěn)定系數(shù)φ值應(yīng)根據(jù)表４-３、表４-４的截面分類和構(gòu)件的長細(xì)比，按附表７-１～附表７-４查出構(gòu)件長細(xì)比應(yīng)按照下列規(guī)定確定：(1)截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱的構(gòu)件(2)截面為單軸對(duì)稱的構(gòu)件對(duì)雙板Ｔ形和槽形等單軸對(duì)稱截面進(jìn)行彎扭分析后，認(rèn)為繞對(duì)稱軸（設(shè)為狔軸）的穩(wěn)定應(yīng)取計(jì)及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的下列換算長細(xì)比代替。二、軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件都是由一些板件組成的，一般板件的厚度與板的寬度相比都較小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮局部穩(wěn)定問題1.工字形截面穩(wěn)定計(jì)算（１）翼緣（２）腹板2.Ｔ形截面（２）腹板（１）翼緣3.箱形截面穩(wěn)定計(jì)算（１）受壓翼緣（２）腹板2.圓鋼管截面§4實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件一般采用雙軸對(duì)稱截面，避免彎扭失穩(wěn)。常用截面形式有型鋼截面和組合截面兩種形式。進(jìn)行實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)內(nèi)力大小、計(jì)算長度、加工量、材料供應(yīng)等情況綜合進(jìn)行考慮。進(jìn)行截面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取的原則包括：面積的分布盡量開展；兩個(gè)主軸方向盡量等穩(wěn)定性；便于與其他構(gòu)件進(jìn)行連接；盡可能構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便。一、實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟（１）假定構(gòu)件的長細(xì)比，求出需要的截面面積A。（２）求兩個(gè)主軸所需要的回轉(zhuǎn)半徑（３）由面積、回轉(zhuǎn)半徑優(yōu)先選用軋制型鋼。一般假定λ＝５０～１００（４）由所需要的A、h、b等，考慮構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定以及鋼材規(guī)格等，確定截面的初選尺寸。（５）構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算?！?格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一般由兩個(gè)肢件組成，例如用兩根槽鋼或Ｈ型鋼作為肢件，肢件間用綴條或綴板連成整體。在柱的橫截面上穿過肢件腹板的軸稱為實(shí)軸；穿過兩肢之間綴材面的軸稱為虛軸。綴條一般用單根角鋼做成，而綴板通常用鋼板做成。一、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的換算長細(xì)比格構(gòu)式構(gòu)件繞實(shí)軸的穩(wěn)定計(jì)算要求和步驟與實(shí)腹式構(gòu)件相同。格構(gòu)式構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定計(jì)算：繞虛軸的整體穩(wěn)定臨界力比長細(xì)比相同的實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件低。１．綴條式格構(gòu)式構(gòu)件的換算長細(xì)比２．綴板式格構(gòu)式構(gòu)件的換算長細(xì)比3．四肢格構(gòu)式構(gòu)件的換算長細(xì)比4．三肢格構(gòu)式構(gòu)件的換算長細(xì)比二、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材設(shè)計(jì)１．格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的橫向剪力２．綴條的設(shè)計(jì)3．綴板的設(shè)計(jì)綴板柱可視為一多層框架，整體撓曲時(shí)假定各層分肢中點(diǎn)和綴板中點(diǎn)為反彎點(diǎn)。取出脫離體，可得綴板內(nèi)力為剪力：彎矩（與肢件連接處）：三、格構(gòu)式構(gòu)件的構(gòu)造要求格構(gòu)式構(gòu)件橫截面中部空心，抗扭剛度較差。為了提高其抗扭剛度，保證構(gòu)件在運(yùn)輸和安裝過程中的截面形狀不變，應(yīng)每隔一段距離設(shè)置橫隔。橫隔的間距不得大于構(gòu)件較大寬度的９倍或８ｍ，且每個(gè)運(yùn)送單元的端部均應(yīng)設(shè)置橫隔。設(shè)計(jì)步驟（１）按對(duì)實(shí)軸（y—y軸）的整體穩(wěn)定選擇柱的截面，方法與實(shí)腹式構(gòu)件的計(jì)算相同。（２）按對(duì)虛軸（x—x軸）的整體穩(wěn)定確定兩分肢的距離。（３）驗(yàn)算構(gòu)件對(duì)虛軸的整體穩(wěn)定性，不合適時(shí)應(yīng)調(diào)整犫再進(jìn)行驗(yàn)算（４）計(jì)算綴條或綴板（包括與分肢的連接）。四、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)步驟為了獲得等穩(wěn)定性，應(yīng)使兩方向的長細(xì)比相等，即λｘ＝λｙ。綴條柱（雙肢）綴板柱（雙肢）§6軸心受壓柱的柱頭和柱腳一、軸心受壓柱柱頭柱的頂部與梁（桁架）連接的部分稱為柱頭，作用是通過柱頭將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到柱身。柱下端與基礎(chǔ)連接的部分稱為柱腳，作用是將柱身所受的力傳遞和分布到基礎(chǔ)，并將柱固定于基礎(chǔ)。梁與軸心受壓柱鉸接時(shí)，梁可支承于柱頂上，亦可連于柱的側(cè)面。梁支于柱頂時(shí)，梁的支座反力通過柱頂板傳給柱身。頂板與柱用焊縫連接，頂板厚度一般?。保丁玻埃恚?。為了便于安裝定位，梁與頂板用普通螺栓連接。二、軸心受壓柱柱腳柱腳的構(gòu)造應(yīng)使柱身的內(nèi)力可靠地傳給基礎(chǔ)，并和基礎(chǔ)牢固地連接。軸心受壓柱的柱腳主要傳遞軸心壓力，與基礎(chǔ)的連接一般采用鉸接。圖４-２７（ｃ）所示為格構(gòu)式柱柱腳。圖４-２７（ｄ）所示為在靴梁外側(cè)設(shè)置肋板，底板做成正方形或接近正方形。1.柱底板的計(jì)算（１）底板的平面尺寸。所需要的底板凈面積Aｎ應(yīng)滿足:混凝土局部承壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)；:基礎(chǔ)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)考慮基礎(chǔ)混凝土局部承壓時(shí)強(qiáng)度提高系數(shù)。根據(jù)構(gòu)造要求確定底板寬度為:（２）底板的厚度。底板的厚度由板的抗彎強(qiáng)度決定。（２）底板的厚度。底板的厚度由板的抗彎強(qiáng)度決定。底板可視為一支承在靴梁、隔板和柱端的平板，承受基礎(chǔ)傳來的均勻反力。靴梁、肋板、隔板和柱端面均可視為底板的支承邊，將底板分隔成不同的區(qū)格，有四邊支承、三邊支承、兩相鄰邊支承和一邊支承等區(qū)格。在均勻分布的基礎(chǔ)反力作用下，各區(qū)格板單位寬度上的最大彎矩。１）四邊支承區(qū)格２）三邊支承區(qū)格和兩相鄰邊支承區(qū)格３）一邊支承區(qū)格（懸臂板）幾部分板承受的彎矩一般不相同，取各區(qū)格板中的最大彎矩Mｍａｘ來確定板的厚度t２．靴梁的計(jì)算３．隔板與肋板的計(jì)算靴梁的高度由其與柱邊連接所需的焊縫長度決定，此連接焊縫承受柱身傳來的壓力N。靴梁的厚度比柱翼緣厚度略小。靴梁按支承于柱邊的雙懸臂梁計(jì)算，根據(jù)所承受的最大彎矩和最大剪力值，驗(yàn)算靴梁的抗彎和抗剪強(qiáng)度。隔板可視為支承于靴梁上的簡支梁，荷載可按承受圖４-２９中陰影面積底板反力計(jì)算，按此荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力驗(yàn)算隔板與靴梁的連接焊縫以及隔板本身的強(qiáng)度。注意隔板內(nèi)側(cè)的焊縫不易施焊，計(jì)算時(shí)不能考慮受力。肋板按懸臂梁計(jì)算，承受的荷載為圖４-２９所示的陰影部分的底板反力。肋板與靴梁間的連接焊縫以及肋板本身的強(qiáng)度均應(yīng)按其承受的彎矩和剪力來計(jì)算。Chapter5

第五章受彎構(gòu)件§1受彎構(gòu)件的類型和應(yīng)用受彎構(gòu)件

–––指主要承受橫向荷載的構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)中最常用的受彎構(gòu)件是鋼梁。按使用功能分工作平臺(tái)梁吊車梁樓蓋梁墻梁檁條按截面形式分型鋼梁組合梁按支承情況分簡支梁連續(xù)梁伸臂梁框架梁按荷載作用情況分單向受彎梁雙向受彎梁1.型鋼梁2.組合梁3.單向彎曲梁與雙向彎曲梁2.組合梁強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局部承壓強(qiáng)度折算應(yīng)力§2梁的強(qiáng)度和剛度1.梁的計(jì)算內(nèi)容正常使用極限狀態(tài)剛度承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局部壓應(yīng)力折算應(yīng)力整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定1.抗彎強(qiáng)度<fyfyfyfy塑性塑性彈性全部塑性M=MpMe<M

<MpM=MeM<MemaxVmaxMmax

彈性極限彎矩：Me=fy·Wn式中：Wn–––凈截面彈性抵抗矩。

塑性極限彎矩：式中：S1n,S2n–––中和軸以上和中和軸以下凈截面對(duì)中和軸的面積矩；Wpn–––凈截面塑性抵抗矩。Mp=fy(S1n+S2n)=fyWpn

–––塑性發(fā)展系數(shù)或形狀系數(shù)，它只取決于截面幾何形狀，與材料強(qiáng)度無關(guān)。如矩形截面

=1.5，工字形截面(對(duì)強(qiáng)軸)

=1.7~1.1。《規(guī)范》在對(duì)梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，考慮部分截面發(fā)展塑性，用

來控制：

對(duì)于承受靜力或間接動(dòng)力荷載：單向彎曲梁：雙向彎曲梁：

直接承受動(dòng)力荷載：2.抗剪強(qiáng)度梁的抗剪強(qiáng)度按彈性設(shè)計(jì)，以截面的最大剪應(yīng)力達(dá)到鋼材的抗剪屈服點(diǎn)作為抗剪承載力的極限狀態(tài)，即：式中：V

–––計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力；I

–––毛截面慣性矩；S

–––計(jì)算剪應(yīng)力處以上毛截面對(duì)中和軸的面積矩；tw–––腹板厚度。3.梁的局部承壓強(qiáng)度圖局部承壓強(qiáng)度式中：F

–––集中荷載，對(duì)動(dòng)力荷載應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)；

–––集中荷載增大系數(shù)，對(duì)重級(jí)工作制吊車梁，

=1.35；對(duì)其它梁

=1.0；計(jì)算公式：lz–––荷載假定按45o擴(kuò)散在腹板計(jì)算高度上邊緣的分布長度，lz=a+2hy；a–––集中荷載沿梁跨度方向的支承長度，對(duì)吊車輪可取為50mm；hy–––自吊車梁軌頂或其它梁頂面至腹板計(jì)算高度上邊緣的距離。4.折算應(yīng)力圖梁截面的、、c應(yīng)力分布式中：1、1、c–––腹板計(jì)算高度邊緣同一點(diǎn)上相應(yīng)的應(yīng)力。1、c以受拉為正，受壓為負(fù)。1–––計(jì)算折算應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)；當(dāng)1、c

異號(hào)時(shí)，取1=1.2；當(dāng)1、c

同號(hào)時(shí)或c

=0時(shí)，取f=1.1。計(jì)算公式：5.2、梁的剛度梁的剛度問題滿足正常使用極限狀態(tài)的問題。式中：[]

–––梁的允許撓度；l–––梁的跨度。對(duì)于的算法可用材料