鋼結(jié)構(gòu)設計原理讀書報告

鋼結(jié)構(gòu)設計原理讀書報告?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)設計，以屈服點作為鋼材強度的極限，并把局部屈服作為承載能力的準則。但是，鋼材的塑性性能在一定條件下是可以利用的：簡支梁可以允許塑性在彎矩最大截面上發(fā)展；連續(xù)梁和框架的塑形設計方法，允許在結(jié)構(gòu)中塑性鉸以及繼之而來的內(nèi)力重分布。鋼材強度高，在同樣的荷載條件下，鋼材截面構(gòu)件小，截面組成部分的厚度也小。因此，穩(wěn)定問題在鋼結(jié)構(gòu)設計中是一個突出的問題。只要構(gòu)件及其局部有受壓的可能，在設計時就應該考慮如何防止失穩(wěn)。有時，局部性的失穩(wěn)還不是構(gòu)件承載能力的極限，則可以加以防止，并對屈曲后強度加以利用。建筑結(jié)構(gòu)鋼材有較好的韌性。因此，有動力作用的重要結(jié)構(gòu)經(jīng)常用鋼來做。但設計這類鋼結(jié)構(gòu)，還必須正確選用鋼材，當荷載多次重復時，還應從計算、構(gòu)造和施工幾個方面來考慮疲勞問題。鋼材的韌性并不是一成不變的。材質(zhì)、板厚、受力狀態(tài)、溫度等都會對它有所影響。鋼結(jié)構(gòu)曾經(jīng)有過脆性斷裂的事故，從焊接結(jié)構(gòu)開始推廣的年代起，脆斷一直成為引人注目的問題。1材料和施工過程鋼結(jié)構(gòu)的影響建筑結(jié)構(gòu)所用的鋼材包括兩大類：一類是熱軋型鋼和鋼板；另一類是冷成型（冷彎、冷沖、冷軋）的薄壁型鋼和鋼板。冷彎型鋼冷彎型鋼熱軋鋼材鋼的熔煉按需要生產(chǎn)的鋼號進行，它決定鋼材的主要化學成分。目前我國大量生產(chǎn)的是平爐鋼和氧氣轉(zhuǎn)爐鋼，二者質(zhì)量不相上下。氧氣轉(zhuǎn)爐鋼是煉鋼工業(yè)發(fā)展的主要方向。按照鋼材的脫氧程度鋼材可以分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼的性能優(yōu)于沸騰鋼，主要表現(xiàn)在容易保證必要的沖擊韌性,包括低溫沖擊和時效沖擊。在靜力作用下，屈服點也比沸騰鋼稍高。熱軋對于鋼材的影響包括改善鋼材的鑄造組織以及不均勻冷卻造成的殘余應力。殘余應力屬于內(nèi)部自相平衡的應力，但它對鋼構(gòu)件在外力作用下的性能還是有一定影響。如對變形、穩(wěn)定性、抗疲勞等方面都可能產(chǎn)生不利的作用。IT加工對鋼構(gòu)件性能的影響主要表現(xiàn)為兩類：其一是常溫下加工的塑性變形，即冷作硬化和其后的時效影響；其二是局部高溫的影響，主要是焊接的影響，也包括氧氣切割的影響。鋼材的應力應變圖如右圖所示，由此可見，當材料所受的塑性變形不大，如拉伸圖中的B點，則屈服點沒有提高，塑性和韌性只是稍微降低。如果拉伸到C點，則屈服點將有所提高，而塑性和韌性則降低很大。塑性和韌性降低，屬于不利后果。IT一般來說，對鋼材進行焊接將造成以下三種后果：1）焊縫金屬具有鑄造組織，不同于軋制鋼材。2）焊弧的高溫使鄰近焊縫的鋼材發(fā)生組織變化。3）局部性的高溫使鋼材發(fā)生塑性變形，冷卻后存在殘余應力。鋼結(jié)構(gòu)的制造和安裝都允許有一點偏差，偏差的最大限度應不超過施工質(zhì)量驗收規(guī)范的規(guī)定。構(gòu)件在承受荷載前存在初始彎曲，是一種幾何缺陷。它對不同的構(gòu)件產(chǎn)生不同的影響。對于軸心拉桿來說，初始彎曲使桿受拉后的變形比完善直桿要大，但并不降低桿承受拉力的能力，因為初曲的桿受拉后逐漸拉直。對于軸心壓桿，情況要嚴重得多，初始撓度不僅不逐漸消失，反而隨壓力增大而增大。因此存在初曲的軸心壓桿，實際上是即受壓又受彎。附加彎矩的出現(xiàn)和增長，稱為P-5效應，它必然要使桿件承受壓力的能力受到損害。處于傾斜位置的柱子，在垂直于地面的壓力作用下產(chǎn)生傾覆力矩使之進一步傾斜。這種不利影響稱為P-△效應。外界作用對鋼結(jié)構(gòu)性能的影響包括多軸應力的影響、加荷速率的影響、循環(huán)加荷的影響、低溫和腐蝕性介質(zhì)的影響、高溫的影響等。三向拉應力對鋼結(jié)構(gòu)來說十分不利。在循環(huán)加載中，鋼材經(jīng)預拉后抗壓性能有所退化的的現(xiàn)象稱為包辛格效應。鋼材在多次重復的循環(huán)荷載作用下滯回環(huán)豐富而穩(wěn)定，這是一種極好的性能，為鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下耗能能力提供了基礎。不過在抗震設計中包辛格效應有明顯影響。防止鋼結(jié)構(gòu)火災損傷的途徑有二：其一是用防火材料加以保護，其二是開發(fā)和應用耐火鋼材。鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題概述穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)的一個突出問題。在各種類型的鋼結(jié)構(gòu)中，都會遇到穩(wěn)定性問題。建筑結(jié)構(gòu)用的鋼材具有很大的塑性變形能力。當結(jié)構(gòu)因抗拉強度不足而破壞時，破壞前呈現(xiàn)較大變形。但是當結(jié)構(gòu)因受壓穩(wěn)定性不足而破壞時，可能在失穩(wěn)前只有很小的變形，即呈脆性破壞的特征。脆性破壞具有突發(fā)性，不能由變形發(fā)展的征兆及時防止，所以比塑性破壞危險。彈性失穩(wěn)可以分為以下三類：1） 穩(wěn)定分岔屈曲其主要特征簡要說來就是變形的進一步增大，要求荷載增加。2） 不穩(wěn)定分岔屈曲即結(jié)構(gòu)屈曲后只能在比臨界荷載低的荷載下才能維持平衡位形。3） 躍越屈曲這種屈曲的特點是：結(jié)構(gòu)由一個平衡位形突然跳到另一個平衡位形，期間出現(xiàn)很大的變形。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題在以下幾個方面不同于應力問題的解算：1） 考慮變形對外力效應的影響在分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力以求解算它的強度時，除由柔索組成的結(jié)構(gòu)外，均按未變形的結(jié)構(gòu)來分析它的平衡經(jīng)常可以獲得足夠精確的結(jié)果。分析結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題則不同，必然要涉及到結(jié)構(gòu)變形后的位形和變形對外力效應（即二階效應）的影響。穩(wěn)定問題都應該用二階分析。2） 靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的區(qū)分失去意義靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的劃分，是適應應力問題的需要而做出的：靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析只要靜力平衡關(guān)系就夠了；超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，則還需加上變形協(xié)調(diào)關(guān)系。在穩(wěn)定計算中，如前所述，無論何種結(jié)構(gòu)都要針對變形后的位形進行分析。3）疊加原理不再適用。疊加原理普遍用于即不存在物理的非線性，也不存在幾何的非線性的應力問題，而穩(wěn)定問題一般不符合幾何非線性的前提，因為它需要用二階分析來計算。穩(wěn)定計算需要有整體觀點。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載能力，和它的剛度密切相關(guān)。由于驗算構(gòu)件穩(wěn)定時形式上似乎是驗算某一截面，往往使人對強度和穩(wěn)定計算的實質(zhì)分辨不清。二者之間的原則區(qū)別是：強度是某一個截面的問題，而穩(wěn)定則是構(gòu)件整體的問題，因為結(jié)構(gòu)的剛度是它的整體組成所決定的，包括截面剛度和構(gòu)件長度。所以在處理穩(wěn)定問題時，必須具有整體觀點。在鋼結(jié)構(gòu)設計中，為了保證結(jié)構(gòu)不喪失穩(wěn)定，還應注意以下幾點：1）結(jié)構(gòu)整體布置必須考慮整個體系及其組成部分的穩(wěn)定性要求。2）桿件穩(wěn)定計算的常用方法，往往是依據(jù)一定的簡化假設或典型情況得出的，設計者必須確知所設計的結(jié)構(gòu)符合這些假設時才能正確應用。3）設計結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造和構(gòu)件的穩(wěn)定計算必須相互配合，使二者有一致性。上述三方面的一直性屬于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算中不可忽視的基本原則。鋼結(jié)構(gòu)的斷裂鋼結(jié)構(gòu)脆性破壞事故的不斷發(fā)生，除了采用焊接外，還有以下原因：結(jié)構(gòu)比過去復雜，有的適用條件惡劣（如海洋結(jié)構(gòu)），有的荷載很大，鋼材強度和鋼板厚度都趨于提高和增大，設計時采用更精細的計算方法并利用材料非彈性性能以盡量降低造價，致使結(jié)構(gòu)的實際安全儲備比過去有所降低。這些因素綜合在一起，發(fā)生脆斷的概率就會提高。斷裂力學認為，解決脆斷問題必須從結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在微小裂紋的情況出發(fā)來進行分析。斷裂是在何在和侵蝕性環(huán)境的作用下，裂紋擴展到臨界尺寸時發(fā)生的。如果構(gòu)件內(nèi)部原來就存在較大裂紋，那么它在一定條件下就會斷裂。在解決斷裂問題時，斷裂力學提出了應力強度因子的概念。通過分析我們知道影響脆斷的直接因素是裂紋尺寸、作用應力和材料的韌性。原始裂紋尺寸的控制主要由保證施工質(zhì)量和加強檢驗來解決。焊縫冷卻時的收縮作用受到約束，有可能促使它出現(xiàn)裂紋，在板厚較大的焊接結(jié)構(gòu)的設計和施工中應予以注意。綜合起來說，控制焊接結(jié)構(gòu)的初始裂紋需要在焊縫設計、施焊工藝和焊后檢驗各個環(huán)節(jié)加以注意?？疾鞌嗔褑栴}時，應力。應是構(gòu)件的實際應力，它不僅和荷載的大小有關(guān)，也和構(gòu)造形狀及施焊條件有關(guān)。幾何形狀和尺寸的突然變化造成的應力集中，使局部應力增高。在施焊過程中造成構(gòu)件內(nèi)在殘余應力，其中收縮受到約束的構(gòu)件中存在的反作用拉應力最為不利。因此，對應力不僅要看它的大小，更重要的是要看應力狀態(tài)，比如瑞士金屬結(jié)構(gòu)中心就把焊接結(jié)構(gòu)中零件應力狀態(tài)分為三級，即弱應力狀態(tài)、中等應力狀態(tài)和強應力狀態(tài)。為了防止脆斷，結(jié)構(gòu)的材料應根據(jù)其所處條件具有一定的韌性。衡量韌性的準則，現(xiàn)階段大多采用沖擊韌性試驗。鋼材的斷裂有幾種不同的表現(xiàn)，即可以是脆性斷裂、韌性斷裂或兼有脆性和韌性的斷裂。對于韌性斷裂，因其有塑性變形，故而其能吸收更多的能量。材料斷裂時吸收的能量和溫度有密切關(guān)系，此外加荷速率也是一個影響能量吸收額的頗為重要的因素，鋼材的厚度對它的韌性也有影響，厚板韌性低于薄鋼板。控制脆性斷裂除了從上面分析的裂紋、應力和材料韌性三方面著眼外，設計時還應注意結(jié)構(gòu)形式的問題。優(yōu)良的結(jié)構(gòu)形式可以減少斷裂的不良后果。把結(jié)構(gòu)設計成超靜定的，即有贅余構(gòu)件的，可以減少斷裂造成的損失。因為一旦個別構(gòu)件斷裂，則只是贅余構(gòu)件減少了一個，結(jié)構(gòu)可以仍然保持穩(wěn)定。設計焊接結(jié)構(gòu)，在選用鋼材時應該從防止脆斷的角度加以考慮。目前許多國家都規(guī)定對同一鋼號的材料按沖擊試驗請要求來分級，選用鋼號時應同時確定用哪一級。構(gòu)件的重要性程度不同，對材質(zhì)要求應有所區(qū)別。在腐蝕介質(zhì)中，雖然應力低于式KR莎-Q>K所給的值，經(jīng)過一定時I IC期后也會出現(xiàn)脆性斷裂。這種現(xiàn)象叫做應力腐蝕斷裂，也叫做滯后斷裂或延遲斷裂。應力腐蝕斷裂主要發(fā)生在高強度材料中。鋼材的含碳量越高，則韌性越低，抵抗應力腐蝕斷裂的性能也越差。因此，在有可能出現(xiàn)應力腐蝕的環(huán)境下不宜用含碳量高的鋼材，在腐蝕環(huán)境下，加強高強螺栓質(zhì)量控制，避免使用有明顯裂紋的螺栓，也是十分必要的。疲勞破損鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破損是裂紋在重復或交變荷載作用下的不斷開展以及最后達到臨界尺寸而出現(xiàn)的斷裂。疲勞破壞可分為低周疲勞和高周疲勞兩種，我們一般研究的是在行動活荷載作用下結(jié)構(gòu)應變小、破壞前循環(huán)次數(shù)多的高周疲勞。一般來說，疲勞破壞經(jīng)歷三個階段：裂紋的形成，裂紋的緩慢擴展和最后迅速斷裂。對于鋼結(jié)構(gòu)來說，實際上只有后兩個階段，因為結(jié)構(gòu)總會有內(nèi)在的微小缺陷，這些缺陷本來就起著裂紋的作用。疲勞破壞的起點多數(shù)在構(gòu)件的表面，內(nèi)部裂紋的作用相當于寬度為其一半的表面裂紋。因此，疲勞破壞發(fā)生在表面的情況居多。疲勞裂紋經(jīng)過長期的荷載循環(huán)，擴展十分緩慢；而脆性斷裂不經(jīng)長期的荷載循環(huán)。這是兩者的區(qū)別。構(gòu)造細節(jié)是設計承受疲勞荷載的結(jié)構(gòu)時必須十分注意的問題。疲勞是一種隨機現(xiàn)象，影響疲勞的因素如材料特性、裂源處的幾何形狀、應力應變史和所處環(huán)境等都具有隨機性，有的因素還會在結(jié)構(gòu)的使用期限內(nèi)發(fā)生變化。所以，有必要用概率的方法來分析疲勞問題。研究疲勞問題的方法有實驗研究和利用斷裂力學理論進行研究兩種方法。為了提高結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，首先是采用適當?shù)臉?gòu)造細節(jié)，盡量使結(jié)構(gòu)的尺寸由靜力計算（強度、穩(wěn)定）而不是疲勞控制；其次我們還可以降低構(gòu)件所承受的應力和采用韌性較好的材料。疲勞設計時首先要明確的一個問題是對結(jié)構(gòu)或個別構(gòu)件的疲勞壽命如何要求。根據(jù)這樣一種思路設計方法可分為安全壽命法和破損安全法。所謂破損安全法是指在結(jié)構(gòu)的某一部分出現(xiàn)疲勞裂縫時，保證在裂縫被發(fā)現(xiàn)前其他部分還能安全地承載，意思是局部性的破損不知危及整個結(jié)構(gòu)。長期以來，鋼結(jié)構(gòu)的疲勞計算一直按應力比準則進行，后來人們發(fā)現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)疲勞計算宜以應力幅為準則，原因在于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的殘余應力。無論以應力比或以應力幅為計算準則，構(gòu)件的構(gòu)造細節(jié)都對它的疲勞性能有重大影響。構(gòu)造細節(jié)的區(qū)別體現(xiàn)在構(gòu)件本身的拼接、附件的連接情況以及和其他構(gòu)件的連接等。拼接和連接造成的應力集中愈嚴重，構(gòu)件的抗疲勞性能愈差。結(jié)構(gòu)所承受的荷載都是隨機性的，如果不是大部分的荷載循環(huán)都達到最大值，則按-c常幅計算不夠經(jīng)濟合理。荷載變幅的疲勞問題，可以由maxmin式n+借+…+n=X彳二1表達的線性累積損傷原則（也叫Miner規(guī)則）來NN NN12ii計算。式中：n為應力幅Ac對結(jié)構(gòu)的作用次數(shù)；N為應力幅Ac常幅作用下結(jié)i i i i構(gòu)的預期壽命。上式成立的前提是，除了斷裂力學的一般假定外，還有整個疲勞壽命只包括裂紋擴展階段，此外，還認為幾種不同應力幅對結(jié)構(gòu)作用的先后順序不影響疲勞壽命。線性累積損傷原則由于使用方便，現(xiàn)在還是最通行的方法。變幅疲勞計算中的另一個問題，即如何確定各應力幅Ac的作用頻數(shù)n。目前存在i i多種計數(shù)法。其中最常用的是雨流法。實驗研究目前雖然已經(jīng)不是研究疲勞問題的唯一手段，但仍然具有極為重要的地位。實驗研究可以分為兩類，一類是典型的連接細節(jié)的疲勞試驗；另一類是整個構(gòu)件的疲勞試驗。對承受疲勞荷載的構(gòu)件，特別是容易開展疲勞裂紋的部位必須加強檢驗。檢驗包括外觀檢查和無損檢驗。5拉桿拉桿可分為有孔拉桿和無孔拉桿。一般來說實際工程中的構(gòu)件總會有些幾何尺寸的偏差，其中包括初始彎曲和力作用點的偏差；另外，還會有殘余應力。研究表明，初始彎曲并不降低拉桿承載能力，只不過要使拉桿變形增大。在不產(chǎn)生疲勞的靜力荷載作用下，殘余應力對拉桿的承載能力也沒有影響。有孔拉桿可分為兩種類型：一種是鉚接結(jié)構(gòu)中的組合構(gòu)件，沿整個長度都分

布有鉚釘;另一種是型鋼或焊接構(gòu)件，盡在端部和其他構(gòu)件作用螺栓或鉚釘連接。前一種構(gòu)件應該以凈截面屈服為承載能力極限狀態(tài)。后一種構(gòu)件的承載能力極限

狀態(tài)要從毛截面和凈截面兩方面來考慮。就毛截面來說，極限狀態(tài)仍然是應力達到屈服點；就凈截面來說，則應力達到抗拉強度C時才是極限狀態(tài)。毛截面屈u服和凈截面拉斷何者控制設計，要經(jīng)過比較，比較時注意對二者采用不同的安全系數(shù)。初始彎曲和殘余應力對有孔拉桿的影響和無孔拉桿的影響沒有區(qū)別。殘余應力和應力集中不降低拉桿的靜力強度，靠的都是鋼材的塑性。在按凈截面拉斷設計拉桿時，不僅要用凈截面進行計算，還要注意凈截面是否全部有效，并引進必要的系數(shù)這樣做的目的主要是為了考慮剪切滯后的影響。6軸心壓桿軸心壓桿承載能力的極限狀態(tài)是喪失穩(wěn)定，完善彈性直桿失穩(wěn)的臨界力，可以由著名的歐拉公式算的。歐拉公式所給出的臨界力化”2EII2是桿件能保持直線平衡形式的極限荷載，達到這一荷載后桿件就發(fā)生彎曲變形。然而，喪失直線形式的平衡并不一定是由直變彎，也可能由直變扭，即成扭轉(zhuǎn)屈曲。一根具體的軸心壓桿，達到承載能力的極限狀態(tài)時究竟呈彎曲屈曲還是扭轉(zhuǎn)

屈曲，要看它的材料和截面特征EI,EI,GI以及l(fā)的大小。除了彎曲屈曲和扭轉(zhuǎn)wt屈曲外，軸心壓桿還有另外一種可能的失穩(wěn)形式，即彎曲和扭轉(zhuǎn)同時發(fā)生的彎扭屈曲。以上所述的失穩(wěn)形式，都是桿件的整體失穩(wěn)。桿件的局部失穩(wěn)可以用限制其組成板件的寬厚比的方法來解決。上面的論述都是針對完全彈性的材料和完善而無缺陷的桿推得的，而現(xiàn)實中的鋼壓桿是用彈塑性材料制成的，且均存在一定的初彎曲、初偏心和殘余應力。上述缺陷中對壓桿性能影響最大的是初始彎曲和殘余應力。初始偏心的影響和初始彎曲大體相同，常和后者合并在一起考慮。殘余應力對壓桿性能的影響程度，主要取決于殘余壓應力的大小，它的變化情況、分布寬度以及在截面上占據(jù)的部位。原因是殘余壓應力使壓桿的一部分提前屈服，從而削弱桿件的剛度。企圖消除殘余應力是不現(xiàn)實的，不過，可以通過適當?shù)脑O計和工藝措施，可得到比較有利的殘余應力分布。例如對型鋼的翼緣加焊蓋板或者翼緣不加蓋板而僅在其邊緣堆焊焊珠，但加固施焊時可能需要用其它方法承受此桿的荷載。軸心壓桿不致因彎曲屈曲而喪失承載能力的計算公式是蘭＜fy二f式

pAyr中p是軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)。如何具體考慮力學缺陷和幾何缺陷的影響來確定p系

數(shù)，有兩種方法。第一種方法是采用切線模量理論，E按殘余應力的分布決定,t初始彎曲的不利作用在安全系數(shù)范圍內(nèi)考慮。第二種方法是采用極限承載力理論，同時計入初始彎曲和殘余應力的效應。彎扭屈曲的情況比扭轉(zhuǎn)屈曲更復雜，還未見有全面考慮初始幾何缺陷和力學缺陷的研究成果。因此，目前通行計算彎扭屈曲的方法是先把問題按彈性條件轉(zhuǎn)化為彎曲屈曲，然后按彎曲屈曲來考慮非彈性和缺陷影響。軸心壓桿的扭轉(zhuǎn)屈曲，一般設計規(guī)范都沒有計算規(guī)定。十字形截面的桿雖然有可能在彎曲屈曲之前發(fā)生扭轉(zhuǎn)屈曲，但是只要注意了板件局部穩(wěn)定的要求，就不會有扭轉(zhuǎn)屈曲的危險。原因是扭轉(zhuǎn)屈曲和局部屈曲都是以繞形心縱軸轉(zhuǎn)動為特征。壓桿的計算長度系數(shù)一般根據(jù)邊界條件確定，具體可參見下表：頊 次]2345邊界條件兩端嵌固上揺盛固，卜端鮫支卞鑰嵌固?上端不能轉(zhuǎn)動只能倒移…兩端較支下端嵌固，上端自由下端鍍〕能轉(zhuǎn)動于岸的理論值工5C.7L02逮汶設計用"值6650.81.21.02.12目前確定計算長度系數(shù)卩的方法和傳統(tǒng)的按彈性的完善直桿的計算不同。它不僅聯(lián)系構(gòu)造的實際情況考慮了桿端約束的作用，而且計入了幾何缺陷和力學缺陷的影響。這樣一來，就把計算長度這一概念推廣到非完善的彈塑性桿范圍內(nèi)了。關(guān)于桁架桿計算長度的討論：1） 對于無節(jié)點板的桁架，腹桿的計算長度均取1.0。包括平面內(nèi)、平面外、斜平面。2） 對于腹桿平面內(nèi)計算長度l二0.81，當受拉弦桿達到極限承載力，約束不可靠。03） 當受壓腹桿在桁架平面外的計算長度取為幾何長度，應注意兩端是否符合不動鉸條件。對格構(gòu)式壓桿計算繞虛軸的穩(wěn)定性時，必須考慮剪力的影響，原因是相應的抗剪剛度比較弱。我國對于格構(gòu)式壓桿繞虛軸穩(wěn)定性的計算采用換算長細比的方法，即把格構(gòu)式壓桿換算成臨界力相同的實腹式壓桿。這種換算為實腹柱的計算方法，意味著幾何缺陷和力學缺陷對格構(gòu)式壓桿和實腹式壓桿的影響相同，而實際上并不盡然。因此，換算長細比法是一個比較粗造的方法。更細致的方法應該是按格構(gòu)式壓桿的特點來考慮缺陷的影響。一個很重要的特點是，幾何缺陷使格構(gòu)式壓桿兩肢受力不同。綴材主要承受剪力引起的內(nèi)力。綴條如同桁架腹桿一樣確定其內(nèi)力，綴板則和計算單肢內(nèi)力一樣，假定反彎點位于各節(jié)間和綴板的中央，由平衡條件計算。設置支撐是減小壓桿計算長度，提高它的承載能力的有效的方法。支撐相當于一個彈性支座，必須對支撐所應具有的剛度作出分析，使之具有剛性支撐的作用。7受彎構(gòu)件在分析梁的強度問題時，往往把具有明顯屈服平臺的鋼材看成是理想彈塑性體。忽略材料的硬化階段，主要是為了是計算簡化。硬化階段的存在提供了額外的安全儲備，必要時還是可以考慮它的影響的。受彎構(gòu)件的性能，可以通過彎矩和曲率之間的關(guān)系來表現(xiàn)。梁的全塑性彎矩（塑性鉸彎矩）可以由下式計算：M二Zf二2Sfp y A2y式中z是截面的塑性抵抗矩。塑性抵抗矩Z與傳統(tǒng)的彈性抵抗矩W（以截面邊緣屈服為準則）的比稱為截面形狀系數(shù)f=ZW它標志著利用塑性所獲得的抗彎能力的提高。根據(jù)畸變能屈服準則，當梁截面剪應力達到f二f/<3二0.58f時即進入塑vyy y性。然而，試驗表明，梁破壞時極限剪應力可以達到f的1.2~1.6倍。因此，vy設計梁時可以考慮以極限剪應力f作為準則，即以vu2f=-f=1.15f代替f。vu3y vy vy梁截面上兼有正應力。和剪應力T時，屈服準則是◎2+312=f2=3f2因此，當截面上存在剪應力時，至少有一部分正應力yvy還未達到f時就已經(jīng)完全進入塑性。剪應力使塑性彎矩降低的程度和梁的荷載y類型及高跨比有關(guān)。幾何缺陷對梁強度的影響，以荷載初始偏心最為不利。在工程設計中為了保證梁的整體穩(wěn)定，支撐經(jīng)常設置在上翼緣平面而不是在剪心處。在支撐連接點處，梁的扭轉(zhuǎn)和側(cè)彎一起被防止，從而大大減少了荷載偏心的不利作用。因此，目前在強度計算中都未考慮荷載偶然偏心影響。梁因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載，是作為一種承載能力極限狀態(tài)提出來的。如何限制過度的塑性變形，曾經(jīng)提出過幾種不同的準則，其一是直接限制撓度；第二種準則是控制塑性發(fā)展最多的纖維的應變值；第三種準則是控制塑性發(fā)展最多的纖維的殘余應變￡。以上準則都不便于在實際設計中應用，因為殘余r撓度的計算很復雜，控制應變值也不方便。目前許多規(guī)范的做法是利用梁塑性性能的方法把全塑性彎矩適當降低。受彎構(gòu)件如果沒有適當?shù)闹误w系阻止它側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，經(jīng)常會在未達到強度極限之前喪失整體穩(wěn)定，也就是因彎扭屈曲而喪失承載能力。梁的臨界彎矩隨荷載作用形式、梁的側(cè)向彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度等因素而變化。對跨度比較大的梁，如果沒有防止扭轉(zhuǎn)和側(cè)向彎曲的約束，則承載能力將由穩(wěn)定條件控制。為了充分發(fā)揮梁材料的