鋼結(jié)構(gòu)基本原理課件

第1章緒論1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用1.2鋼結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程和內(nèi)在缺陷1.3鋼結(jié)構(gòu)的組成原理1.4鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)和概率極限狀態(tài)法1.5鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用1.輕質(zhì)高強(qiáng)，塑性、韌性好★2.

材質(zhì)均勻，性能穩(wěn)★3.制作簡(jiǎn)便，施工工期短★4.密閉性好5.耐腐蝕性差6.耐熱不耐火★1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)return輕質(zhì)——材料的質(zhì)量密度與強(qiáng)度的比值小Q235鋼C30混凝土輕質(zhì)高強(qiáng)Q235鋼

密度：7850kg/m3強(qiáng)度：235N/mm2

C30混凝土

密度：2450kg/m3強(qiáng)度：14.3N/mm2

return2.塑性、韌性好塑性和韌性是概念上完全不同的兩個(gè)物理量塑性——承受靜力荷載時(shí)，材料吸收變形能的能力。塑性好，會(huì)使結(jié)構(gòu)一般情況下不會(huì)由于偶然超載而突然斷裂，給人以安全保證

韌性——承受動(dòng)力荷載時(shí)，材料吸收能量的多少。韌性好，說(shuō)明材料具有良好的動(dòng)力工作性能。

return日本裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅50天施工過(guò)程第一日堪察現(xiàn)場(chǎng)第二日維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，拆除舊房第十日基礎(chǔ)完成第二十日房屋單元安裝完畢第二十五日門窗安裝完畢，內(nèi)墻安裝完畢、石膏板安裝完畢天棚、地面開(kāi)始制作第三十日室內(nèi)外裝修基本完畢第三十五日電器、潔具、上下水管道安裝調(diào)試完畢第四十三日班組自行檢查調(diào)整第四十八日公司檢查第四十九、五十日使用說(shuō)明介紹完工后的室內(nèi)完工后的外觀return3.耐熱不耐火100℃以內(nèi)，強(qiáng)度無(wú)影響150℃以上，必須進(jìn)行遮擋處理600℃左右，鋼材進(jìn)入塑性，無(wú)承載能力措施：防火涂料、防火漆、外包混凝土return1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用1.1.2鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍（1）重：重工業(yè)廠房★（2）大：大跨度結(jié)構(gòu)★（3）高：高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)★（4）動(dòng)：受動(dòng)荷載作用的廠房（5）輕：荷載較小的輕鋼結(jié)構(gòu)★（6）小：小型、可拆裝的結(jié)構(gòu)returnreturnreturnreturnreturn1.2鋼結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程和內(nèi)在缺陷1.2鋼結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程和內(nèi)在缺陷1.2.1鋼結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程

建造的兩個(gè)主要步驟：工廠制造、工地安裝

一、工廠制造的工序：鋼材的驗(yàn)收、整理、保管按圖放樣加工如切割、沖孔等構(gòu)件整平構(gòu)件裝配變形矯正除銹涂漆

二、工地安裝的工序：現(xiàn)場(chǎng)的擴(kuò)大拼裝子結(jié)構(gòu)吊裝就位精確就位后固定1.2鋼結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程和內(nèi)在缺陷1.2鋼結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程和內(nèi)在缺陷1.2.2鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)在缺陷

鋼結(jié)構(gòu)的兩種缺陷：幾何缺陷、力學(xué)缺陷一、幾何缺陷：構(gòu)件的幾何偏差等二、力學(xué)缺陷：鋼材的非勻質(zhì)，不是理想的各向同性體1.3鋼結(jié)構(gòu)的組成原理1.3鋼結(jié)構(gòu)的組成原理1.3.1平面及空間跨越結(jié)構(gòu)1.3.2高層、高聳結(jié)構(gòu)1.4鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)和概率極限狀態(tài)法1.4鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)和概率極限狀態(tài)法1.4.1鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：承載能力、正常使用一、承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形。包括傾覆、疲勞、喪失穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系或出現(xiàn)過(guò)度的塑性變形二、正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。包括出現(xiàn)影響正常使用或外觀的變形、振動(dòng)和局部破壞。1.4.2結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)分析

荷載效應(yīng)通過(guò)內(nèi)力計(jì)算分析得到1.4鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)和概率極限狀態(tài)法1.4鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)和概率極限狀態(tài)法1.4.3概率極限狀態(tài)法

結(jié)構(gòu)可靠度的定義

結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)1.4.4設(shè)計(jì)表達(dá)式鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

設(shè)計(jì)方法：以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法

計(jì)算疲勞仍采用容許應(yīng)力幅法

計(jì)算強(qiáng)度、穩(wěn)定、連接用荷載設(shè)計(jì)值

計(jì)算疲勞、變形用荷載標(biāo)準(zhǔn)值

對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)：在計(jì)算強(qiáng)度和穩(wěn)定時(shí)，動(dòng)力荷載設(shè)計(jì)值應(yīng)乘動(dòng)力系數(shù)在計(jì)算疲勞和變形時(shí)，動(dòng)力荷載標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)乘動(dòng)力系數(shù)1.4鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)和概率極限狀態(tài)法2.1對(duì)鋼結(jié)構(gòu)用材的要求

較高的強(qiáng)度2.1對(duì)鋼結(jié)構(gòu)用材的要求

足夠的變形能力，塑性、韌性好具有

良好的加工性能（包括冷加工、熱加工和可焊性）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）規(guī)定：承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫或負(fù)溫沖擊韌性的合格保證。對(duì)需要驗(yàn)算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。規(guī)范推薦的鋼種為Q235、Q345、Q390、Q4202.2鋼材的主要性能及其鑒定2.2.1、單向拉伸時(shí)的工作性能2.2鋼材的主要性能及其鑒定強(qiáng)度指標(biāo)是由鋼材的單向均勻受拉試驗(yàn)測(cè)得的強(qiáng)度指標(biāo)：比例極限；屈服強(qiáng)度；極限強(qiáng)度

試驗(yàn)條件：標(biāo)準(zhǔn)試件在常溫（20℃）下緩慢加載，一次完成return2.2鋼材的主要性能及其鑒定

鋼材在單向均勻受拉時(shí)工作性能表現(xiàn)為四個(gè)階段

彈性階段:應(yīng)力最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)比例極限彈性模量應(yīng)力2.彈塑性階段:應(yīng)力介于和之間彈塑性模量是變數(shù)3.塑性階段:應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度4.強(qiáng)化頸縮階段:應(yīng)力最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)抗拉極限2.2鋼材的主要性能及其鑒定

鋼材的工作性能可以看作理想彈性塑性體1.計(jì)算簡(jiǎn)便2.與相差不大3.雖然＞，但對(duì)應(yīng)的應(yīng)變非常大（不滿足正常使用極限狀態(tài)）4.以作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)，具有較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備，若出現(xiàn)偶然因素，使人們有機(jī)會(huì)補(bǔ)救

屈強(qiáng)比：Q235鋼為0.57，Q345鋼為0.672.2鋼材的主要性能及其鑒定

簡(jiǎn)化計(jì)算,采用理想彈塑性模型

作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最大應(yīng)力

作為鋼材實(shí)際破壞強(qiáng)度2.2鋼材的主要性能及其鑒定2.2.2、塑性性能塑性：在靜力荷載作用下，鋼材吸收變形能的能力衡量塑性性能的指標(biāo)：伸長(zhǎng)率2.2鋼材的主要性能及其鑒定2.2.3、沖擊韌性沖擊韌性：在動(dòng)力荷載作用下，材料吸收能量的能力衡量沖擊韌性的指標(biāo)：沖擊功

韌性是鋼材強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)

梅氏U型缺口試件:沖擊試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件型式：夏比V型缺口試件:我國(guó)采用夏比V型缺口試件

沖擊韌性受溫度的影響return2.2鋼材的主要性能及其鑒定2.2.4、冷彎性能

冷彎性能是檢驗(yàn)鋼材適應(yīng)冷加工（常溫下加工）的能力和顯示鋼材內(nèi)部缺陷狀況的一項(xiàng)指標(biāo)

冷彎性能是考察鋼材在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)展塑性變形能力的指標(biāo)

冷彎性能由冷彎試驗(yàn)確定

冷彎性能是判別鋼材塑性變形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)return2.2鋼材的主要性能及其鑒定2.2.5、可焊性

可焊性指采用一般焊接工藝就可完成合格的焊縫的性能

可焊性受化學(xué)成分的影響比較大碳當(dāng)量：

衡量低合金鋼的可焊性的計(jì)算<0.38焊接性能一般=0.38~0.45焊接性能較難>0.45焊接性能難2.2鋼材的主要性能及其鑒定

鋼材物理性能指標(biāo)彈性模量泊松比剪變模量線膨脹系數(shù)質(zhì)量密度2.3影響鋼材性能的因素一、化學(xué)成分2.3影響鋼材性能的因素普通碳素鋼中Fe占99%，其他雜質(zhì)元素占1%普通低合金鋼中有＜5%的合金元素碳（C）：鋼材強(qiáng)度的主要來(lái)源，但是隨其含量增加，強(qiáng)度增加，塑性降低，可焊性降低，抗腐蝕性降低。一般控制在0.12％～0.2%，在0.2％以下時(shí)，可焊性良好硫（S）：熱脆性，不得超過(guò)0.05%磷（P）：冷脆性?？垢g能力略有提高，可焊性降低。不得超過(guò)0.045%2.3影響鋼材性能的因素錳（Mn）：合金元素。弱脫氧劑。與S形成MnS，熔點(diǎn)為

1600℃，可以消除一部分S的有害作用。硅（Si）：合金元素。強(qiáng)脫氧劑。氧（O）：有害雜質(zhì)，效果同S。氮（N）：有害雜質(zhì)，效果同P。二、冶金缺陷常見(jiàn)的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋等。偏析——化學(xué)成分分布的不均勻程度。三、加荷速度1．材性試驗(yàn)要求緩慢加載

2．要考慮動(dòng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響加荷速度高，鋼材屈服點(diǎn)提高，呈脆性。因此，2.3影響鋼材性能的因素四、鋼材硬化冷作硬化—當(dāng)加載超過(guò)材料比例極限卸載后，出現(xiàn)殘余變形，再次加載則屈服點(diǎn)提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象，也稱“應(yīng)變硬化”應(yīng)變時(shí)效——鋼材產(chǎn)生塑性變形時(shí)，碳、氮化合物更易析出。即冷作硬化的同時(shí)可以加速時(shí)效硬化，因此也稱“人工時(shí)效”。

時(shí)效硬化——隨時(shí)間的增長(zhǎng)，碳和氮的化合物從晶體中析出，使材料硬化的現(xiàn)象。2.3影響鋼材性能的因素五、溫度的影響1.正溫范圍

100℃以內(nèi)對(duì)鋼材性能無(wú)影響；

100℃以上隨溫度升高，總的趨勢(shì)是強(qiáng)度、彈性模量降低，

塑性增大

250℃左右 抗拉強(qiáng)度略有提高，塑性和韌性降低，脆性增加——藍(lán)脆現(xiàn)象。該溫度區(qū)段稱為“藍(lán)脆區(qū)”。

250～350℃

在應(yīng)力不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形——徐變現(xiàn)象。

600℃左右

彈性模量趨于零，承載能力幾乎完全喪失。2.3影響鋼材性能的因素2.負(fù)溫范圍

當(dāng)溫度低于常溫時(shí)，鋼材的脆性傾向隨溫度降低而增加。T1～T2

之間溫度轉(zhuǎn)變脆性區(qū)，沖擊功急劇下降。而且不同的鋼材其脆性轉(zhuǎn)變區(qū)溫度不同，必須通過(guò)試驗(yàn)確定。使用溫度必須高于T1

，但不一定高于T22.3影響鋼材性能的因素六、應(yīng)力集中的影響構(gòu)造缺陷：構(gòu)件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突變等應(yīng)力集中：由于構(gòu)造缺陷，應(yīng)力不均勻，力線變曲折，缺陷處有高峰應(yīng)力。應(yīng)力集中的危害：塑性降低，脆性增加

構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免截面突變和尖銳角的情況七、厚度的影響隨著厚度的增加，鋼材的抗拉、抗壓、抗彎、抗剪強(qiáng)度均下降2.3影響鋼材性能的因素八、復(fù)雜應(yīng)力作用下鋼材的屈服條件假定：1.材料由彈性轉(zhuǎn)入塑性的強(qiáng)度指標(biāo)用變形時(shí)單位體積中積聚的能量來(lái)表達(dá)；

2.當(dāng)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下變形能等于單軸受力時(shí)的變形能時(shí)，鋼材即由彈性轉(zhuǎn)入塑性。彈性狀態(tài)塑性狀態(tài)平面應(yīng)力狀態(tài)梁的應(yīng)力狀態(tài)純剪應(yīng)力狀態(tài)2.3影響鋼材性能的因素2.4鋼材的破壞形式

塑性破壞：破壞前有明顯的變形，破壞歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，可以采取補(bǔ)救措施。2.4鋼結(jié)構(gòu)的破壞形式

脆性破壞：破壞前沒(méi)有明顯的變形，破壞發(fā)生突然，沒(méi)有機(jī)會(huì)補(bǔ)救。脆性破壞的原因：鋼材內(nèi)部缺陷，焊接缺陷、構(gòu)造不合理、使用不當(dāng)?shù)取?/p>

應(yīng)盡量發(fā)揮材料的塑性避免一切脆性破壞的可能性

2.5鋼的種類和鋼材規(guī)格2.5鋼的種類和鋼材規(guī)格一、鋼的種類1.化學(xué)成分普通碳素鋼Q235普通低合金鋼Q345、Q390、Q420平爐成本高，質(zhì)量好（6小時(shí)100t左右）氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐成本低，質(zhì)量也可（15分鐘150t）2.爐種3.脫氧程度沸騰鋼（F）脫氧較差鎮(zhèn)靜鋼（Z）脫氧充分半鎮(zhèn)靜鋼（b）脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）2.5鋼的種類和鋼材規(guī)格4.質(zhì)量等級(jí)A級(jí)：保證抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和伸長(zhǎng)率及硫、磷含量B、C、D級(jí)：保證抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率、冷彎和沖擊韌性（分別為20℃、0℃、-20℃）及碳、硅、錳、硫、磷含量E級(jí)：除滿足D級(jí)的要求外，還要求-40℃時(shí)的沖擊韌性5.鋼材編號(hào)碳素鋼：Q×××質(zhì)量等級(jí)（A～D）脫氧程度（F，b）低合金鋼：Q×××質(zhì)量等級(jí)（A～E）如Q235-A·F、Q345-C2.5鋼的種類和鋼材規(guī)格6.鋼材的選擇（1）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；（2）荷載的種類（靜荷載或動(dòng)荷載）；（3）連接方法（焊接或非焊接）；（4）工作條件（溫度，腐蝕等）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）規(guī)定：承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫或負(fù)溫沖擊韌性的合格保證。對(duì)需要驗(yàn)算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。2.5鋼的種類和鋼材規(guī)格二、鋼材的規(guī)格1.熱軋鋼板（1）工字鋼普通工字鋼Ⅰ20aH型鋼HW300×300×10×15T型鋼TW150×300×10×15（2）槽鋼[32b（3）角鋼L125×10L125×80×10（4）鋼管φ400×62.熱軋型鋼（P318，附錄型鋼表）3.冷彎薄壁型鋼壁厚1.5～5mm3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇

一、軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用

軸心受拉構(gòu)件：桁架拉桿、網(wǎng)架、塔架

軸心受壓構(gòu)件：桁架壓桿、工作平臺(tái)柱、各種結(jié)構(gòu)柱承載力極限狀態(tài)：強(qiáng)度、穩(wěn)定正常使用極限狀態(tài)：剛度3.1.1軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式軸心受拉構(gòu)件：強(qiáng)度控制軸心受壓構(gòu)件：強(qiáng)度、穩(wěn)定必須同時(shí)滿足軸心受力構(gòu)件應(yīng)滿足兩個(gè)極限狀態(tài)：實(shí)腹式構(gòu)件：型鋼截面焊接截面二、軸心受力構(gòu)件的截面形式格構(gòu)式構(gòu)件3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇3.1.2軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度一、軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算

二、索的受力性能和強(qiáng)度計(jì)算---采用容許應(yīng)力法3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇

關(guān)于凈截面面積3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇

用摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算構(gòu)件凈截面上所受的力應(yīng)扣去已傳走的力同時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件截面無(wú)削弱處的強(qiáng)度：孔前傳力——由于摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓是靠摩擦力傳力的，每個(gè)螺栓所傳的力已由摩擦力在螺栓孔前傳走。用摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)件，存在孔前傳力3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇ⅠⅠⅡⅡ3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇ⅠⅠⅡⅡ3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇例3.2、圖4.1所示一焊接工字形軸心受壓柱的截面，承受的軸心壓力設(shè)計(jì)值N=4500kN（包括柱自重），繞X軸的計(jì)算長(zhǎng)度為7米，繞軸的計(jì)算長(zhǎng)度為3.5米，翼緣鋼板為火焰切割邊，每塊翼緣板上設(shè)有兩個(gè)直徑為24毫米的螺栓孔。鋼板為Q235-B鋼，驗(yàn)算此柱截面。3.2梁的類型和強(qiáng)度3.2梁的類型和強(qiáng)度3.2.1梁的類型梁——承受橫向荷載的實(shí)腹式受彎構(gòu)件。桁架——承受橫向荷載的格構(gòu)式受彎構(gòu)件。按功能分為：樓蓋梁、平臺(tái)梁、吊車梁、檁條、墻架梁按制作方法分為：型鋼梁、組合梁梁的承載能力極限狀態(tài)包括：截面的強(qiáng)度、構(gòu)件的整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定、梁的正常使用極限狀態(tài)指梁的剛度即撓度3.2梁的類型和強(qiáng)度3.2梁的類型和強(qiáng)度3.2.2梁的彎曲、剪切強(qiáng)度1.梁的抗彎強(qiáng)度——正應(yīng)力實(shí)腹梁的截面正應(yīng)力發(fā)展過(guò)程分為彈性、彈塑性、塑性和應(yīng)變硬化四個(gè)階段ttwhyσ≤fbfydcfyyfdyfyσ≤f塑性階段會(huì)出現(xiàn)過(guò)度的變形而不適于繼續(xù)承載，因此設(shè)計(jì)中不應(yīng)用到此階段。3.2梁的類型和強(qiáng)度（1）彈性設(shè)計(jì)（需驗(yàn)算疲勞的梁、薄壁桿）（2）部分發(fā)展塑性設(shè)計(jì)（一般的梁）允許截面部分發(fā)展塑性，塑性發(fā)展區(qū)高度3.2梁的類型和強(qiáng)度ttwhb為了避免梁受壓翼緣的局部失穩(wěn)出現(xiàn)在強(qiáng)度破壞之前：3.2梁的類型和強(qiáng)度2.梁的抗剪強(qiáng)度——剪應(yīng)力在主平面內(nèi)受彎的梁，其抗剪強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：3.2梁的類型和強(qiáng)度3.2.3梁的扭轉(zhuǎn)自由扭轉(zhuǎn)截面不受任何約束，能夠自由產(chǎn)生翹曲變形的扭轉(zhuǎn)。3.2梁的類型和強(qiáng)度2.約束扭轉(zhuǎn)

桿件在扭轉(zhuǎn)荷載作用下由于支承條件或荷載條件的不同，截面不能完全自由地產(chǎn)生變形，即翹曲變形受到約束的扭轉(zhuǎn)3.2梁的類型和強(qiáng)度3.2梁的類型和強(qiáng)度3.約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力3.3梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力3.3.1局部壓應(yīng)力3.3梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力h0twahyRaFhy當(dāng)梁上翼緣受有沿腹板平面作用的集中荷載、且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時(shí)，腹板計(jì)算高度上邊緣的局部承壓強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：3.3梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力3.3.2多種應(yīng)力的組合效應(yīng)在梁的腹板計(jì)算高度邊緣處，若同時(shí)受有較大的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，或同時(shí)受有較大的正應(yīng)力和剪應(yīng)力時(shí)，按下式驗(yàn)算折算應(yīng)力：3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面3.4.1初選截面一、型鋼梁：二、焊接工字鋼梁截面選擇步驟為：估算梁的高度，決定腹板的厚度和翼緣尺寸。1.梁的截面高度3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇腹板厚度要考慮抗剪強(qiáng)度腹板厚度一般用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算：2.腹板厚度3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面3.翼緣尺寸確定翼緣尺寸時(shí)，應(yīng)注意滿足局部穩(wěn)定的要求：3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面3.4.2梁截面驗(yàn)算按照實(shí)際的截面尺寸進(jìn)行梁的強(qiáng)度驗(yàn)算3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面3.4.3梁截面沿長(zhǎng)度改變梁的彎矩沿長(zhǎng)度而變，為了節(jié)約鋼材可將組合梁截面隨彎矩變化而改變。變截面梁可以改變梁寬，也可改變梁高。梁高改變時(shí)可使上翼緣保持一平面，支座處的高度應(yīng)滿抗剪強(qiáng)度的要求，但不宜小于跨中高度的1/2。梁寬改變時(shí)，主要變上下翼緣寬度，較窄翼緣寬度b’

應(yīng)滿足截面開(kāi)始改變處的彎矩M1下的強(qiáng)度要求，還應(yīng)驗(yàn)算該截面的腹板與翼緣交接處的折算應(yīng)力。3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面對(duì)于均布荷載作用下的簡(jiǎn)支梁，最優(yōu)截面改變處是離支座1/6跨度處。梁截面一般只改變一次，對(duì)于跨度較小的組合梁，不宜改變截面。多層翼緣板的梁，可用切斷外層板的方法來(lái)改變梁的截面。3.5梁的內(nèi)力重分布和塑性設(shè)計(jì)例3.3某焊接工字形等截面簡(jiǎn)支樓蓋梁，截面尺寸見(jiàn)圖，截面無(wú)削弱，在跨度中點(diǎn)和兩端設(shè)有支撐，材料為Q345-B級(jí)鋼。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk=330kN，為間接動(dòng)力荷載，其中永久荷載和可變荷載效應(yīng)各占一半，作用在梁的頂面，其沿梁跨度方向的支承長(zhǎng)度為130毫米，試計(jì)算該梁的強(qiáng)度和剛度是否滿足要求？3.5梁的內(nèi)力重分布和塑性設(shè)計(jì)3.5梁的內(nèi)力重分布和塑性設(shè)計(jì)3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算3.6.1、拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用壓彎（拉彎）構(gòu)件——同時(shí)承受軸向力和彎矩的構(gòu)件

軸向力的偏心作用彎矩的產(chǎn)生端彎矩作用橫向荷載作用壓彎構(gòu)件拉彎構(gòu)件3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算一、壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足兩個(gè)極限狀態(tài)的要求：1.承載力極限狀態(tài)強(qiáng)度穩(wěn)定實(shí)腹式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定平面內(nèi)穩(wěn)定平面外穩(wěn)定彎矩作用在實(shí)軸上彎矩作用在虛軸上2.正常使用極限狀態(tài)：即剛度要求，主要是限制構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比二、拉彎構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足兩個(gè)極限狀態(tài)的要求：1.承載能力極限狀態(tài)：主要為強(qiáng)度2.正常使用極限狀態(tài)：限制構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算3.6.2、拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算假設(shè)軸向力不變而彎矩不斷增加，截面應(yīng)力發(fā)展分為四個(gè)階段：邊緣纖維最大應(yīng)力達(dá)屈服點(diǎn)；最大應(yīng)力一側(cè)部分發(fā)展塑性；兩側(cè)均部分發(fā)展塑性；全截面進(jìn)入塑性。3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算一、拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則：1.邊緣纖維屈服準(zhǔn)則：構(gòu)件受力最大截面邊緣處的最大應(yīng)力達(dá)到屈服，便達(dá)到強(qiáng)度極限，構(gòu)件處在彈性工作階段。計(jì)算采用彈性抵抗矩2.全截面屈服準(zhǔn)則：構(gòu)件受力最大截面形成塑性鉸，便達(dá)到強(qiáng)度極限，構(gòu)件處在塑性工作階段。計(jì)算采用塑性抵抗矩3.部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則：構(gòu)件受力最大截面的部分受壓區(qū)和受拉區(qū)進(jìn)入塑性為強(qiáng)度極限，界面塑性發(fā)展深度根據(jù)具體情況確定。計(jì)算采用彈性抵抗矩乘以截面塑性發(fā)展系數(shù)單向壓彎（拉彎）構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式：雙向壓彎（拉彎）構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式：3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算例1如圖所示為一焊接工字形壓彎構(gòu)件，翼緣為焰切邊，軸心壓力設(shè)計(jì)值N=800kN，兩端彎矩設(shè)計(jì)值M1＝600kNm，M2＝600kNm，繞截面強(qiáng)軸作用，方向如圖所示，不計(jì)構(gòu)件自重。鋼材為Q345鋼，截面尺寸及構(gòu)件支承情況如圖所示，驗(yàn)算此壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度。1660030010167m800kN7m800kN600kNm600kNm600kNm600kNm3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算4.1穩(wěn)定問(wèn)題的一般特點(diǎn)4.1穩(wěn)定問(wèn)題的一般特點(diǎn)

按照屈曲后性能分：1、穩(wěn)定分岔屈曲——第一類穩(wěn)定問(wèn)題2、不穩(wěn)定分岔屈曲3、躍越屈曲4.1.1失穩(wěn)的類別4.1穩(wěn)定問(wèn)題的一般特點(diǎn)材料力學(xué)中學(xué)習(xí)的理想軸心壓桿穩(wěn)定承載力的計(jì)算是不考慮任何缺陷的，實(shí)際工程中構(gòu)件存在著幾何與物理里格方面的缺陷，因此應(yīng)該對(duì)構(gòu)件的穩(wěn)定承載力進(jìn)行非線性分析。4.1.2一階和二階分析內(nèi)力與變形之間不存在線性關(guān)系，所以迭加原理在穩(wěn)定分析中不適用4.1.3穩(wěn)定的極限承載力如圖所示構(gòu)件建立平衡微分方程：4.1穩(wěn)定問(wèn)題的一般特點(diǎn)4.1.3穩(wěn)定問(wèn)題的多樣性、整體性、相關(guān)性1、不同的失穩(wěn)形式耦合在一起——相關(guān)性2、構(gòu)件組成的單元作為整體喪失穩(wěn)定——整體性3、受力構(gòu)件可以有不同的失穩(wěn)形式——多樣性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2.1理想軸心受壓構(gòu)件理想的軸心壓桿——等截面、無(wú)初始變形、無(wú)初偏心、無(wú)殘余應(yīng)力、材質(zhì)均勻的軸心壓桿。由于截面形式不同，軸心受壓構(gòu)件喪失整體穩(wěn)定的形式有三種:彎曲屈曲：雙軸對(duì)稱截面（工字鋼）彎扭屈曲：?jiǎn)屋S對(duì)稱截面（槽鋼，等邊角鋼）扭轉(zhuǎn)屈曲：十字形理想軸心壓桿的穩(wěn)定屬于第一類穩(wěn)定問(wèn)題兩端鉸接的等截面軸心壓桿的屈曲臨界力為：對(duì)于其它支承情況：歐拉臨界應(yīng)力

歐拉（Euler）臨界力——理想軸心壓桿彎曲屈曲臨界力理想軸心壓桿的穩(wěn)定曲線4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2.2實(shí)際軸心受壓構(gòu)件實(shí)際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷，這些初始缺陷包括：初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力由于存在初始缺陷，實(shí)際軸心壓桿的失穩(wěn)屬于第二類穩(wěn)定問(wèn)題4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性

初始缺陷對(duì)軸心壓桿穩(wěn)定極限承載力的影響：1）初彎曲和初偏心的影響初彎曲（初偏心）越大，則變形越大，承載力越小。無(wú)論初彎曲（初偏心）多么小，壓力一開(kāi)始就產(chǎn)生撓曲，并隨荷載增大而增大。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性2）殘余應(yīng)力的影響按有效截面的慣性矩近似計(jì)算兩端鉸接的等截面軸壓構(gòu)件的臨界力和臨界應(yīng)力：由于k<1，所以殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件穩(wěn)定的不利影響對(duì)弱軸比對(duì)強(qiáng)軸嚴(yán)重得多。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2.3實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計(jì)算對(duì)于具有截面削弱的構(gòu)件，在滿足之后，還需驗(yàn)算軸心受壓構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)不大于構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力：4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性

構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的確定：（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：截面剪心和形心不重合的構(gòu)件，沿形心縱軸受壓時(shí)必須考慮繞對(duì)稱軸（y軸）發(fā)生彎扭屈曲的可能性。構(gòu)件繞非對(duì)稱軸（x軸）仍然發(fā)生彎曲屈曲。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性把按彈性穩(wěn)定理論算得的彎扭屈曲臨界力換算成為長(zhǎng)細(xì)比較大的彎曲屈曲桿件，再按換算長(zhǎng)細(xì)比從規(guī)范中查得相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。軸壓彎扭屈曲的實(shí)用計(jì)算方法是：4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性b1>b2b24.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性2b2btt4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性2000200020004.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性6000—460×16—500×224.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性6000—460×16—500×224.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性接例3.2、圖所示一焊接工字形軸心受壓柱的截面，承受的軸心壓力設(shè)計(jì)值N=4500kN（包括柱自重），繞X軸的計(jì)算長(zhǎng)度為7米，繞軸的計(jì)算長(zhǎng)度為3.5米，翼緣鋼板為火焰切割邊，每塊翼緣板上設(shè)有兩個(gè)直徑為24毫米的螺栓孔。鋼板為Q235-B鋼，驗(yàn)算此柱截面。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2.4格構(gòu)式軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計(jì)算4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性1.格構(gòu)柱的截面形式格構(gòu)柱由綴材和柱肢組成，穿過(guò)柱肢板的軸為實(shí)軸，穿過(guò)綴材平面的軸為虛軸。

綴條式格構(gòu)柱根據(jù)綴材的不同，格構(gòu)柱分為

綴板式格構(gòu)柱4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性2.格構(gòu)柱繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比格構(gòu)柱與實(shí)腹式軸壓構(gòu)件的區(qū)別：實(shí)腹式軸壓構(gòu)件無(wú)論因喪失穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲變形或存在初始彎曲，構(gòu)件中橫向剪力總是很小的，并且實(shí)腹式壓桿的抗剪剛度很大，因此橫向剪力對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生的附加變形很小。格構(gòu)式軸壓構(gòu)件繞實(shí)軸失穩(wěn)與實(shí)腹式軸壓構(gòu)件相同格構(gòu)式軸壓構(gòu)件繞虛軸彎曲失穩(wěn)時(shí)，剪力主要靠綴材承擔(dān)，剪切變形較大，導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生附加變形，對(duì)格構(gòu)式軸壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力影響不能夠忽略。格構(gòu)柱繞實(shí)軸的整體穩(wěn)定計(jì)算與實(shí)腹柱相同，繞虛軸的整體穩(wěn)定應(yīng)采用換算長(zhǎng)細(xì)比進(jìn)行計(jì)算。(1)雙肢格構(gòu)柱的換算長(zhǎng)細(xì)比4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性采用以上公式計(jì)算雙肢格構(gòu)柱的換算長(zhǎng)細(xì)比時(shí)應(yīng)保證：①斜綴條與柱軸線間的夾角應(yīng)在400～700之間；4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性②綴板線剛度之和應(yīng)大于6倍的分肢線剛度。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性3格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的分肢穩(wěn)定分肢穩(wěn)定承載力不小于整體穩(wěn)定承載力4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.綴材設(shè)計(jì)(1)軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力(2)綴條的設(shè)計(jì)綴條式格構(gòu)柱可看作桁架體系，柱肢是桁架弦桿，綴條是腹桿。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第五章軸心受力構(gòu)件5.4軸心受壓柱的設(shè)計(jì)按軸心壓桿選擇綴條截面綴條一般采用單角鋼，考慮到偏心受力和受壓時(shí)的彎扭，按軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù):綴板式格構(gòu)柱可看作多層框架，柱肢是框架柱，綴板是橫梁。(3)綴板的設(shè)計(jì)4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性5.柱的橫隔橫隔一般用鋼板或交叉角鋼做成。橫隔間距≤截面較大寬度的9倍或8m。每個(gè)運(yùn)輸單元的端部都應(yīng)設(shè)置橫隔。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性壓柱計(jì)算框圖格構(gòu)式軸心受4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4000200020004.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性L45×44.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性8644.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性8644.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性8644.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性864焊縫計(jì)算截面4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4.1、梁失去穩(wěn)定的現(xiàn)象雙軸對(duì)稱工字形截面簡(jiǎn)支梁純彎，支座為夾支座（只能繞x軸，y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，不能繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，只能自由撓曲，不能扭轉(zhuǎn)）。

梁整體失穩(wěn)的現(xiàn)象：側(cè)向彎曲，伴隨扭轉(zhuǎn)——出平面的彎扭屈曲4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4.2、梁的臨界荷載4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)

雙軸對(duì)稱工字形截面簡(jiǎn)支梁純彎曲時(shí)的臨界彎矩4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4.3、梁的整體穩(wěn)定系數(shù)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)公式推廣至單軸對(duì)稱及不同荷載作用下4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)公式推廣至彈塑性工作階段時(shí)的修正整體穩(wěn)定系數(shù)的近似計(jì)算見(jiàn)教材118頁(yè)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4.4、梁的整體穩(wěn)定性的保證及計(jì)算規(guī)范規(guī)定，當(dāng)符合下列情況之一時(shí)，不必計(jì)算梁的整體穩(wěn)定：有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣并與其牢固連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向側(cè)移時(shí)；2.工字形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度與其寬度之比不超過(guò)P152，表6.2所規(guī)定的數(shù)值時(shí)；3.箱形截面簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸滿足時(shí)。一、不需驗(yàn)算穩(wěn)定的條件4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)二、穩(wěn)定驗(yàn)算公式4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)

梁的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算（見(jiàn)P316，附錄3）1.焊接工字形等截面簡(jiǎn)支梁和扎制H型鋼簡(jiǎn)支梁4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)2.軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁4.雙軸對(duì)稱工字形等截面（含H型鋼）懸臂梁3.軋制槽鋼簡(jiǎn)支梁4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)

影響梁整體穩(wěn)定承載力的因素1.荷載的類型2.荷載作用位置3.梁的截面形式4.梁受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間的距離5.端部支承條件6.初始缺陷7.鋼材強(qiáng)度4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)6m6m6m4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)例3.3某焊接工字形等截面簡(jiǎn)支樓蓋梁，截面尺寸見(jiàn)圖，截面無(wú)削弱，在跨度中點(diǎn)和兩端設(shè)有支撐，材料為Q345-B級(jí)鋼。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk=330kN，為間接動(dòng)力荷載，其中永久荷載和可變荷載效應(yīng)各占一半，作用在梁的頂面，其沿梁跨度方向的支承長(zhǎng)度為130毫米，試計(jì)算該梁的強(qiáng)度和剛度是否滿足要求？4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)例4.7某簡(jiǎn)支鋼梁跨度為l=6米，跨中無(wú)側(cè)向支撐點(diǎn)，截面如圖所示。承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=180kN/m，跨中處還有一個(gè)集中力，集中荷載設(shè)計(jì)值P=400kN。兩種荷載均作用在梁的上翼緣板上。鋼材為Q345鋼。4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)例4.8某焊接工字形截面簡(jiǎn)支梁?？缍热=15米，在支座及三分點(diǎn)處各有一個(gè)側(cè)向支點(diǎn)，鋼材為Q345鋼，承受均布荷載作用在上翼緣，永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為12.5kN/m，可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為27.5kN/m

。驗(yàn)算該梁的整體穩(wěn)定。4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4-1.計(jì)算梁的

時(shí)，應(yīng)用凈截面的幾何參數(shù)？(A)正應(yīng)力(B)剪應(yīng)力(C)整體穩(wěn)定(D)局部穩(wěn)定4-2.為了提高梁的整體穩(wěn)定性，什么方法最經(jīng)濟(jì)有效？(A)增大截面(B)增加側(cè)向支撐點(diǎn)(C)設(shè)置橫向加勁肋(D)改變荷載作用位置4-3.單向受彎梁失去整體穩(wěn)定時(shí)是

的失穩(wěn)？(A)彎曲(B)扭轉(zhuǎn)(C)彎扭(D)雙向彎曲4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4-4.跨中無(wú)側(cè)向支承的組合梁，當(dāng)驗(yàn)算整體穩(wěn)定不足時(shí)，宜采用？(A)加大梁的截面積(B)加大梁的高度(C)加大受壓翼緣板的寬度(D)加大腹板的厚度4-5.當(dāng)梁整體穩(wěn)定系數(shù)時(shí)，用代替主要是因?yàn)?/p>

？(A)梁的局部穩(wěn)定有影響(B)梁已進(jìn)入彈塑性階段(C)梁發(fā)生了彎扭變形(D)梁的強(qiáng)度降低了4-6.雙軸對(duì)稱工字形截面梁，在彎矩和剪力共同作用下，關(guān)于截面中應(yīng)力的說(shuō)法正確的是？(A)彎曲正應(yīng)力最大的點(diǎn)是3點(diǎn)(B)剪應(yīng)力最大的點(diǎn)是2點(diǎn)(C)折算應(yīng)力最大的點(diǎn)是1點(diǎn)(D)折算應(yīng)力最大的點(diǎn)是2點(diǎn)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4-7.一承受固定集中力P的等截面焊接梁，截面1-1處需驗(yàn)算折算應(yīng)力，其驗(yàn)算部位為

？(A)①(B)②(C)③(D)④4-8.在梁的整體穩(wěn)定計(jì)算中，說(shuō)明所設(shè)計(jì)梁

。(A)處于彈性工作狀態(tài)(B)不會(huì)喪失整體穩(wěn)定(C)梁的局部穩(wěn)定必定滿足要求(D)梁不會(huì)發(fā)生強(qiáng)度破壞4-9.如圖所示鋼梁，因整體穩(wěn)定要求，需在跨中設(shè)側(cè)向支點(diǎn)，其位置以

為最佳方案。4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4-10.以下圖示各簡(jiǎn)支梁，除截面放置和荷載作用位置有所不同，其他條件均相同，則以

的整體穩(wěn)定性最好，

的最差。4-11.對(duì)同一根梁，當(dāng)作用不同荷載時(shí)，出現(xiàn)下列四種彎矩（M均等值），以

最先出現(xiàn)整體失穩(wěn)，以

最后出現(xiàn)整體失穩(wěn)。4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4-12.單向受彎梁從

變形狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

變形狀態(tài)時(shí)的現(xiàn)象稱為整體失穩(wěn)。4-13.提高梁整體穩(wěn)定的措施主要有

。4-14.影響梁彎扭屈曲臨界彎矩的主要因素有

。4.5壓彎構(gòu)件的面內(nèi)及面外穩(wěn)定壓彎構(gòu)件的失穩(wěn)

彎矩作用平面內(nèi)的彎曲失穩(wěn)

彎矩作用平面外的彎扭失穩(wěn)4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定一、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定1、彎矩作用平面內(nèi)壓彎構(gòu)件的彈性性能兩端彎矩相同的等截面壓彎構(gòu)件，在軸線壓力和彎矩共同作用下的彎曲方程：4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定2、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算公式：4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定規(guī)范對(duì)等效彎矩系數(shù)的取值作了以下規(guī)定：（1）無(wú)橫向荷載但有端彎矩作用時(shí)：同向曲率取“＋”，反向曲率（有反彎點(diǎn)）取“－”（2）有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)：（3）無(wú)端彎矩但有橫向荷載作用時(shí)：2.懸臂構(gòu)件1.框架柱和兩端支承的構(gòu)件4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定

較大翼緣受壓的單軸對(duì)稱截面壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算公式：4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定二、彎矩作用平面外的穩(wěn)定彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算公式：4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定1.工字形截面（含H型鋼）：均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)的近似計(jì)算公式2.T形截面：（2）彎矩使翼緣受拉時(shí)3.箱形截面：注：以上公式已考慮了構(gòu)件的彈塑性失穩(wěn)問(wèn)題，時(shí)不必?fù)Q算（1）彎矩使翼緣受壓時(shí)4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定例4-9如圖所示為一焊接工字形壓彎構(gòu)件，翼緣為焰切邊，軸心壓力設(shè)計(jì)值N=800kN，兩端彎矩設(shè)計(jì)值M1＝600kNm，M2＝600kNm，繞截面強(qiáng)軸作用，方向如圖所示，不計(jì)構(gòu)件自重。鋼材為Q345鋼，截面尺寸及構(gòu)件支承情況如圖所示，驗(yàn)算此壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定。1660030010167m800kN7m800kN600kNm600kNm600kNm600kNm4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定166003001016600kNm600kNm7m800kN7m800kN600kNmABC4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定166003001016600kNm600kNm600kNm7m800kN7m800kN600kNmABC4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定600kNm600kNm600kNm7m800kN7m800kN600kNmABC4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定例4-10如圖所示為一焊接工字形壓彎構(gòu)件，翼緣為焰切邊，軸心壓力設(shè)計(jì)值N=500kN，跨中集中荷載設(shè)計(jì)值為P=200kN，不計(jì)構(gòu)件自重。鋼材為Q235鋼，其側(cè)向支承分為兩種情況：（1）在構(gòu)件的三分點(diǎn)處設(shè)置側(cè)向支承，（2）在構(gòu)件的二分點(diǎn)處設(shè)置側(cè)向支承。驗(yàn)算此壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定。4.5m4.5mABC4.5m4.5mABCD14500300814450kNm4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定145003008144.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定4.5m4.5mABCD450kNm4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定450kNm4.5m4.5mABC4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定例4-11如圖所示為一雙角鋼T形截面壓彎構(gòu)件，由長(zhǎng)邊相連的兩個(gè)不等邊角鋼2L80×50×5組成，截面無(wú)削弱，節(jié)點(diǎn)板厚12mm。承受的荷載設(shè)計(jì)值為：軸心壓力N=38kN，均布線荷載q=3kN/m，不計(jì)構(gòu)件自重。構(gòu)件兩端鉸接并有側(cè)向支承，材料Q235鋼。驗(yàn)算此壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定。3mqNN3.38kNm2L80×50×54.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定3mqNN3.38kNm2L80×50×54.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定三、雙向彎曲實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定雙軸對(duì)稱的工字形截面（含H型鋼）和箱形截面壓彎構(gòu)件，彎矩作用在兩個(gè)主平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算公式：4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定例4-12如圖所示為一焊接工字形壓彎構(gòu)件，翼緣為焰切邊，承受的荷載設(shè)計(jì)值為：軸心壓力N=900kN，端彎矩M1＝490kNm，M2＝0，繞截面強(qiáng)軸作用，方向如圖所示，不計(jì)構(gòu)件自重。鋼材為Q235鋼，構(gòu)件兩端鉸接，并在三分點(diǎn)處各有一側(cè)向支承，驗(yàn)算此壓彎構(gòu)件平面外的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。10mABCD490326.7163.31675025010164.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定1675025010164.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定10mABCD490326.7163.34.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6.1軸心受壓構(gòu)件的板件穩(wěn)定1.薄板的臨界荷載在單向壓應(yīng)力作用下，板件的臨界應(yīng)力為：4.6板件的穩(wěn)定2.軸心壓桿的局部穩(wěn)定構(gòu)件的整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的關(guān)系：1、整體失穩(wěn)前不出現(xiàn)局部失穩(wěn)2、允許出現(xiàn)局部屈曲，整體穩(wěn)定計(jì)算考慮局部失穩(wěn)帶來(lái)的影響板件的寬厚比限定1、影響板件屈曲的主要因素：板件的寬厚比2、板件的局部穩(wěn)定問(wèn)題歸結(jié)為板件的寬厚比限制問(wèn)題軸心壓桿局部穩(wěn)定計(jì)算采用等穩(wěn)定準(zhǔn)則，即保證板件的局部失穩(wěn)臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力。4.6板件的穩(wěn)定以工字形截面的軸壓構(gòu)件為例：（1）翼緣板——三邊簡(jiǎn)支，一邊自由的均勻受壓板4.6板件的穩(wěn)定（2）腹板——兩邊簡(jiǎn)支，兩邊彈性嵌固的均勻受壓板4.6板件的穩(wěn)定6000—460×16—500×224.6板件的穩(wěn)定6000—460×16—500×224.6板件的穩(wěn)定4.6.2梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)一、受壓翼緣的局部穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定梁受壓翼緣板的局部穩(wěn)定計(jì)算采用強(qiáng)度準(zhǔn)則，即保證受壓翼緣的局部失穩(wěn)臨界應(yīng)力不低于鋼材的屈服強(qiáng)度。1.工字形截面梁的受壓翼緣

三邊簡(jiǎn)支，一邊自由的均勻受壓板4.6板件的穩(wěn)定2.箱形截面梁的受壓翼緣

受壓翼緣的局部穩(wěn)定不滿足，可加大翼緣板的厚度。四邊簡(jiǎn)支的均勻受壓板4.6板件的穩(wěn)定二、腹板的局部穩(wěn)定梁腹板受到彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力的作用，在這些應(yīng)力的作用下，梁腹板的失穩(wěn)形式如圖所示。4.6板件的穩(wěn)定1.腹板加勁肋的作用橫向加勁肋：防止由剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)；縱向加勁肋：防止由彎曲壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)，通常布置在受壓區(qū)；短加勁肋：防止局部壓應(yīng)力引起的失穩(wěn)，布置在受壓區(qū)。同時(shí)布置有橫向加勁肋和縱向加勁肋時(shí)，斷縱不斷橫。提高梁腹板局部穩(wěn)定可采取以下措施：①加大腹板厚度——不經(jīng)濟(jì)②設(shè)置加勁肋——經(jīng)濟(jì)有效4.6板件的穩(wěn)定2.腹板在不同受力狀態(tài)下的臨界應(yīng)力梁腹板的局部穩(wěn)定計(jì)算采用強(qiáng)度準(zhǔn)則，即保證腹板的局部失穩(wěn)臨界應(yīng)力不低于鋼材的屈服強(qiáng)度。設(shè)置加勁肋后，腹板被劃分為不同的區(qū)格：梁端區(qū)格主要受剪力，跨中區(qū)格主要受彎曲正應(yīng)力，其余區(qū)格一般是兩者聯(lián)合作用，有時(shí)有局壓應(yīng)力存在。4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定3.腹板加勁肋的設(shè)計(jì)4.6板件的穩(wěn)定1)根據(jù)以上分析，可得到以下結(jié)論：4.6板件的穩(wěn)定考慮到幾種應(yīng)力同時(shí)作用的情況，并考慮工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范對(duì)在梁腹板上配置加勁肋作了以下規(guī)定：4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定2)腹板加勁肋的配置計(jì)算加勁肋有三種布置情況，分別進(jìn)行腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算。（1）僅用橫向加勁肋加強(qiáng)的腹板4.6板件的穩(wěn)定（2）同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板應(yīng)分別計(jì)算區(qū)格Ⅰ和區(qū)格Ⅱ的局部穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定（3）在受壓翼緣與縱向加勁肋之間設(shè)有短加勁肋的區(qū)格4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，先布置加勁肋，再計(jì)算各區(qū)格的平均作用應(yīng)力和相應(yīng)的臨界應(yīng)力，使其滿足穩(wěn)定條件。4.6板件的穩(wěn)定3）、加勁肋的構(gòu)造要求4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4）、支承加勁肋的計(jì)算1.按軸心壓桿計(jì)算支承加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性。2.支承加勁肋的端面承壓強(qiáng)度按下式計(jì)算：3.支承加勁肋與腹板的連接焊縫，應(yīng)按承受全部集中力或支反力進(jìn)行計(jì)算，假定應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度均勻分布。支承加勁肋——承受固定集中荷載或支座反力的橫向加勁肋。4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定4.6.3壓彎構(gòu)件的板件穩(wěn)定限制翼緣和腹板的寬厚比及高厚比來(lái)保證壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定。4.6板件的穩(wěn)定例4-12如圖所示為一焊接工字形壓彎構(gòu)件，翼緣為焰切邊，承受的荷載設(shè)計(jì)值為：軸心壓力N=900kN，端彎矩M1＝490kNm，M2＝0，繞截面強(qiáng)軸作用，方向如圖所示，不計(jì)構(gòu)件自重。鋼材為Q235鋼，構(gòu)件兩端鉸接，并在三分點(diǎn)處各有一側(cè)向支承，驗(yàn)算此壓彎構(gòu)件平面外的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。10mABCD490326.7163.31675025010164.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定1675025010164.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定10mABCD490326.7163.34.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定5.1桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1.1弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度桁架中桿端約束來(lái)自于剛性連接的其他桿。某一個(gè)壓桿屈曲時(shí)將帶動(dòng)節(jié)點(diǎn)的其他桿件一起變形，同時(shí)這些被帶動(dòng)的桿件將對(duì)發(fā)生屈曲的桿件施加反作用，提供約束，使其推遲臨界狀態(tài)。根據(jù)上述原則，桁架平面內(nèi)，弦桿、支座斜桿及支座豎桿的計(jì)算長(zhǎng)度取桿件的節(jié)間長(zhǎng)度桁架平面內(nèi)的中間腹桿考慮與上弦桿的連接為鉸接，與下弦桿的連接為半剛結(jié)，計(jì)算長(zhǎng)度為節(jié)間長(zhǎng)度的0.8倍5.1桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度項(xiàng)次彎曲方向弦桿腹桿支座斜桿和支座豎桿其他腹桿1在屋架平面內(nèi)2在屋架平面外3斜平面—屋架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1.2壓力有變化的弦桿和腹桿5.1桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1.3交叉腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度5.1.3交叉腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度取節(jié)點(diǎn)中心到交叉點(diǎn)間的距離桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度相交的桿件中拉桿可以作為壓桿的平面外支承點(diǎn)，壓桿受力較小時(shí)可以作為支點(diǎn)，綜合上述對(duì)交叉腹桿中壓桿的平面外計(jì)算長(zhǎng)度給出公式。見(jiàn)教材P1715.2框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度5.2框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度5.2.1框架的穩(wěn)定框架的失穩(wěn)有側(cè)移失穩(wěn)——無(wú)支撐框架：臨界力較低無(wú)側(cè)移失穩(wěn)——有支撐框架：臨界力較高影響框架穩(wěn)定的因素：1、框架的失穩(wěn)模式：即結(jié)構(gòu)的側(cè)向支承情況2、柱腳的約束情況3、橫梁的剛度情況5.2框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度5.2.2單層多跨等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度無(wú)側(cè)移有側(cè)移計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)查P174頁(yè)的表格5-2表格在使用過(guò)程中應(yīng)該注意到一些特殊的工程情況：例如橫梁遠(yuǎn)端為固結(jié)或鉸接，橫梁承受軸力等，見(jiàn)教材P176頁(yè)的公式5.2框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度5.2.3多層多跨等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度5.2框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度等截面框架柱在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度假定：（1）框架只承受作用于節(jié)點(diǎn)的豎向荷載；（2）所有框架柱同時(shí)喪失穩(wěn)定；（3）失穩(wěn)時(shí)橫梁兩端的轉(zhuǎn)角相等。5.2框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度5.2.4變截面階形柱的計(jì)算長(zhǎng)度上下段的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)見(jiàn)P343表19-1：5.2框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度5.2.5框架平面內(nèi)穩(wěn)定的其他問(wèn)題5.2框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度5.2.6框架平面內(nèi)柱的計(jì)算長(zhǎng)度框架柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度框架柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取決于支承點(diǎn)間的距離。(